TWI572985B - 光阻組成物,光阻圖型之形成方法 - Google Patents
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Description
本發明為有關含有經由曝光產生酸,且經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份的光阻組成物,使用該光阻組成物之光阻圖型之形成方法。
本案為以2011年3月25日於日本申請之特願2011-068798號為基礎主張優先權,該內容係援用於本發明說明中。
微影蝕刻技術中,一般多依例如於基板上形成由光阻材料所形成之光阻膜,對該光阻膜進行選擇性曝光,經施以顯影處理,以於前述光阻膜上形成特定形狀之光阻圖型等步驟進行。光阻膜之曝光部變化為可溶解於顯影液之特性的光阻材料稱為正型、具有曝光部變化為不溶解於顯影液之特性的光阻材料稱為負型。
近年來,於半導體元件或液晶顯示元件之製造中,伴隨微影蝕刻技術之進步而使圖型急速地邁向微細化。
微細化之方法,一般為將曝光光源予以短波長化(高能量化)之方式進行。具體而言,例如以往一般為使用以g線、i線為代表之紫外線,現在則已使用KrF準分子雷射,或ArF準分子雷射而開始半導體元件之量產。又,目前亦已開始對於較該些準分子雷射為更短波長(高能量)之EUV(超紫外線),或FB(電子線)、X射線等研究
。
光阻材料中,則尋求對該些曝光光源具有感度、可重現微細尺寸之圖型的解析性等的微影蝕刻特性。
可滿足該些要求之光阻材料,以往為使用含有經由曝光而產生酸之酸產生劑成份,與經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份的化學增幅型光阻組成物。
化學增幅型光阻組成物中,一般所使用之基材成份為樹脂(基礎樹脂)。
例如使用鹼顯影液作為顯影液之鹼顯影製程中,欲形成正型光阻圖型所使用之化學增幅型光阻組成物,一般為使用含有酸產生劑成份,與經由酸之作用而增大對鹼顯影液之溶解性的樹脂成份的組成物。使用該光阻組成物所形成之光阻膜,光阻圖型之形成中進行選擇性曝光時,於曝光部中,酸產生劑成份會產生酸,經由該酸之作用而增大樹脂成份對鹼顯影液之溶解性,使曝光部對鹼顯影液形成可溶性。因此經由鹼顯影時,未曝光部會以圖型方式殘留而形成正型圖型。
前述樹脂成份,一般而言,為使用經由酸之作用而增大樹脂之極性者。極性增大時,除會增大對鹼顯影液之溶解性以外,也會降低對有機溶劑之溶解性。因此,不僅鹼顯影製程,其於使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)的溶劑顯影製程時,曝光部因會相對地降低對於有機系顯影液之溶解性,該溶劑顯影製程中,光阻膜之未曝光部將被有機系顯影液溶解、去除,而形成曝光部以圖型方
式殘留之負型光阻圖型。依此方式形成負型光阻圖型之溶劑顯影製程亦稱為負型顯影製程(例如專利文獻1)。
目前,ArF準分子雷射微影蝕刻等中,所使用之化學增幅型光阻組成物的基礎樹脂,以於193nm附近具有優良透明性等觀點,一般為使用主鏈具有(甲基)丙烯酸酯所衍生之結構單位之樹脂(丙烯酸系樹脂)等(例如,專利文獻2)。其中,「(甲基)丙烯酸酯((meta)acrylicacidester)」係指,α位鍵結氫原子之丙烯酸酯,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸酯((meta)acrylicacidester)之一或二者之意。「(甲基)丙烯酸酯((meta)acrylate)」係指,α位鍵結氫原子之丙烯酸酯,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸酯之一或二者之意。「(甲基)丙烯酸((meta)acrylicacid)」係指,α位鍵結氫原子之丙烯酸,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸之一或二者之意。
基礎樹脂,一般而言,為提高微影蝕刻特性等目的,多含有複數之結構單位。例如前述經由酸之作用而增大樹脂之極性的樹脂成份之情形,通常為含有受到酸產生劑成份所產生之酸之作用而分解,而使極性增大的具有酸分解性基之結構單位,其他,亦可使用含有具有羥基等極性基之結構單位、具有內酯結構之結構單位等之成份。特別是具有極性基之結構單位,就與鹼顯影液具有高度親和性,可提高解析性等,而被廣泛使用。
最近,基礎樹脂已有具有-SO2-NH-結構之樹脂被提案(例如專利文獻3~4)。該基礎樹脂,於波長193nm附
近具有優良透明性,具有適當之酸性度、高感度化的同時,亦期待其可提高解析性‧粗糙度等綜合性之微影蝕刻性能向上。
化學增幅型光阻組成物中所使用之酸產生劑,目前已有各式各樣物質之提案,已知例如鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑、重氮甲烷系酸產生劑、硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺基磺酸酯系酸產生劑、二碸系系酸產生劑等。該些之中,鎓鹽系酸產生劑,以往,多使用具有錪離子作為陽離子之錪鹽,或具有鋶離子作為陽離子之鋶鹽者。與該些陽離子形成鹽之陰離子(酸),一般為使用氟化烷基磺酸離子(例如專利文獻5)。又,陰離子亦有使用具有-SO2-N--SO2-結構者之提案(例如專利文獻6)。
〔專利文獻1〕特開2008-292975號公報
〔專利文獻2〕特開2003-241385號公報
〔專利文獻3〕特開2006-243309號公報
〔專利文獻4〕特開2008-223000號公報
〔專利文獻5〕特開2005-037888號公報
〔專利文獻6〕特開2010-008912號公報
今後,於推測微影蝕刻技術將更為進步、應用區域更為擴大等,而將需要一種可使用於微影蝕刻用途之新穎材料。例如伴隨圖型之微細化,光阻材料中,也尋求一種除解析性以外,亦全面要求提高曝光寬容度(EL)、降低粗糙度等各種微影蝕刻特性。
「粗糙度(Roughness)」係指光阻圖型之表面凹凸之意,而為造成光阻圖型不良形狀之原因。例如線寬之粗糙度(線路寬度粗糙度)(LWR;Line Width Roughness))為造成線路與空間圖型中,以線路寬度不均勻度為代表之不良形狀的原因。
光阻圖型之不良形狀,對於微細半導體元件之形成等,會有造成不良影響之疑慮,此點於圖型更加微細化之過程中,其改善之程度將更為重要。
本發明即為鑑於上述情事所提出者,而以提出一種具有優良微影蝕刻特性、可形成良好形狀之光阻圖型的光阻組成物及光阻圖型之形成方法為目的。
解決上述問題之本發明之第一個態樣為,一種含有經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(A)、經由曝光而產生酸之酸產生劑成份(B),其中,前述基材成份(A)為含有具有下述通式(a0-1)或下述通式(a0-2)所表示之結構單位(a0)的樹脂成份(A1),
前述酸產生劑成份(B)為含有下述通式(b0-1)或(b0-2)所表示之化合物所形成之酸產生劑(B1)。
本發明之第二個態樣為,一種光阻圖型之形成方法,其為包含,於支撐體上,使用前述第一個態樣之光阻組成物形成光阻膜之步驟、使前述光阻膜曝光之步驟、及使前述光阻膜顯影以形成光阻圖型之步驟。
本說明書及申請專利範圍中,「曝光」為包含輻射線之全般照射之概念。
「結構單位」係指,構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)之單體單位(monomerunit)之意。
「脂肪族」係指相對於芳香族之概念,定義為不具有芳香族性之基、化合物等意。
「烷基」,於無特別限定下,為包含直鏈狀、支鏈狀及環狀之1價飽和烴基之意。
「伸烷基」,於無特別限定下,為包含直鏈狀、支鏈
狀及環狀之2價飽和烴基之意。烷氧基中之烷基亦為相同之內容。
「鹵化烷基」為烷基之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基,「鹵化伸烷基」為伸烷基之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基,該鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
「氟化烷基」係指烷基之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基,「氟化伸烷基」係指伸烷基之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基。
依本發明之內容,可提出一種具有優良微影蝕刻特性、可形成良好形狀之光阻圖型的光阻組成物及光阻圖型之形成方法。
本發明之光阻組成物為含有經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(A)(以下,亦稱為(A)成份)、經由曝光而產生酸之酸產生劑成份(B)(以下,亦稱為(B)成份)。
使用該光阻組成物形成光阻膜,並對該該光阻膜進行選擇性曝光時,(B)成份會於曝光部中產生酸,經由該酸之作用而使(A)成份對於顯影液之溶解性產生變化的
同時,未曝光部中,(A)成份對於顯影液之溶解性仍為未發生變化之狀態下,曝光部與未曝光部之間對於顯影液之溶解性產生差距。因此對該光阻膜進行顯影時,該光阻組成物為正型之情形,曝光部將會被溶解去除而形成正型之光阻圖型,該光阻組成物為負型之情形,未曝光部將會被溶解去除而形成負型之光阻圖型。
本說明書中,曝光部被溶解去除而形成正型光阻圖型之光阻組成物稱為正型光阻組成物,未曝光部被溶解去除而形成負型光阻圖型之光阻組成物稱為負型光阻組成物。
本發明之光阻組成物,可為正型光阻組成物亦可、負型光阻組成物亦可。
又,本發明之光阻組成物,可作為光阻圖型之形成時之顯影處理中使用鹼顯影液之鹼顯影製程用亦可,作為該顯影處理中使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)的溶劑顯影製程用亦可。
本發明之光阻組成物中,(A)成份(經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份),為含有具有特定之通式(a0-1)或下述通式(a0-2)所表示之結構單位(a0)的樹脂成份(A1)(以下,亦稱為(A1)成份)。
其中,「基材成份」係指具有膜形成能力之有機化合物,較佳為使用分子量500以上之有機化合物。該有機化
合物之分子量為500以上時,可提高膜形成能力,又,容易形成奈米程度之光阻圖型。
作為基材成份使用之有機化合物,可大致區分為非聚合物與聚合物。
非聚合物,通常為使用分子量為500以上、未達4000之化合物。以下,稱為「低分子化合物」之情形中,係指分子量為500以上、未達4000之非聚合物。
聚合物,通常為使用分子量為1000以上之聚合物。
本說明書及申請專利範圍中,稱為「樹脂」之情形,係指分子量為1000以上之聚合物。
聚合物之分子量為使用GPC(凝膠滲透色層分析法)之聚苯乙烯換算的質量平均分子量。
(A)成份,可為經由酸之作用而增大對顯影液之溶解性的成份,或為經由酸之作用而降低對顯影液之溶解性的成份亦可。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成負型光阻圖型之(或溶劑顯影製程中形成正型光阻圖型)光阻組成物之情形,(A)成份較佳為使用對鹼顯影液為可溶性之基材成份(以下,亦稱為鹼可溶性基材成份),此外,亦可添加交聯劑成份。鹼可溶性基材成份,通常為使用樹脂(鹼可溶性樹脂)。
鹼可溶性基材成份,通常為具有羥基、羧基、胺基等鹼可溶性基者,交聯劑成份,一般為使用羥甲基、烷氧甲基等經由酸之作用而可得到與該鹼可溶性基反應之反應性
基者。因此,使用該光阻組成物形成光阻膜,並對該該光阻膜進行選擇性曝光時,(B)成份會於曝光部中產生酸,經由該酸之作用而引起鹼可溶性基材成份與交聯劑成份之間的交聯,而產生鹼可溶性基材成份中鹼可溶性基之減少及伴隨其所造成之極性降低、分子量增大等,其結果,將會降低對鹼顯影液之溶解性(增大對有機系顯影液之溶解性)。因此,於光阻圖型之形成中,對於塗佈該光阻組成物於支撐體上所得之光阻膜進行選擇性曝光時,曝光部轉變為對鹼顯影液為難溶性(對有機系顯影液為可溶性)的同時,未曝光部仍為對鹼顯影液為可溶性(對有機系顯影液為難溶性)之無變化下,經鹼顯影液顯影而形成負型光阻圖型。又,此時,顯影液於使用有機系顯影液時,則可形成正型之光阻圖型。
交聯劑成份,通常例如為,使用具有羥甲基或烷氧甲基之乙炔脲等胺系交聯劑、三聚氰胺系交聯劑等時,可形成具有較少膨潤之良好光阻圖型而為較佳。交聯劑成份之添加量,相對於鹼可溶性樹脂100質量份,以1~50質量份為佳。
又,鹼可溶性基材成份具有自我交聯性之情形,(例如鹼可溶性基材成份具有經由酸之作用而可與鹼可溶性基反應之基的情形),則並非必需添加交聯劑成份亦可。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成正型光阻圖型,於溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之光阻組成物之情形,(A)成份,較佳為使用經由酸之作用而增大
極性之樹脂成份(以下,亦稱為(A-1)成份)。(A-1)成份因於曝光前後其極性會產生變化等緣故,故使用(A-1)成份時,不僅於鹼顯影製程中,於溶劑顯影製程中,亦可得到良好之顯影反差。
即,使用於鹼顯影製程之情形,(A-1)成份,於曝光前為對鹼顯影液為難溶性,經曝光而由(B)成份產生酸時,經由該酸之作用而使極性增大,進而增大對鹼顯影液之溶解性。因此,於光阻圖型之形成中,對於將該光阻組成物塗佈於支撐體上所得之光阻膜進行選擇性曝光時,曝光部對鹼顯影液由難溶性變化為可溶性的同時,未曝光部仍為鹼難溶性之未變化之狀態,進行鹼顯影時,即可形成正型光阻圖型。又,使用於溶劑顯影製程之情形,(A-1)成份,於曝光前對有機系顯影液具有高度溶解性,經曝光而由(B)成份產生酸時,經由該酸之作用而提高極性,進而降低對有機系顯影液之溶解性。因此,於光阻圖型之形成中,對於將該光阻組成物塗佈於支撐體上所得之光阻膜進行選擇性曝光時,曝光部由對有機系顯影液為可溶性變化為難溶性的同時,未曝光部仍為可溶性之未變化狀態,於使用有機系顯影液進行顯影時,可使曝光部與未曝光部之間的反差顯著化,而可形成負型光阻圖型。
本發明中,(A)成份,以(A-1)成份為佳。因此,(A1)成份,以經由酸之作用而增大極性之樹脂成份為佳。
(A1)成份為具有下述通式(a0-1)或下述通式(a0-2)所表示之結構單位(a0)。
式(a0-1)~(a0-2)中,R中之碳數1~5之烷基以直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,例如甲基、乙基、丙基、異
丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。
R中之碳數1~5之鹵化烷基,例如前述碳數1~5之烷基之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基等。該鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。
R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,就工業上取得之容易度之觀點,以氫原子或甲基為最佳。
式(a0-1)~(a0-2)中,X中之2價之鍵結基,並沒有特別限定,較佳者例如可具有取代基之2價之烴基、含有雜原子之2價之鍵結基等。
「可具有取代基之2價之烴基」為,氫原子的一部份或全部可被取代基(氫原子以外之基或原子)所取代之2價之烴基。
該烴基可為脂肪族烴基亦可,芳香族烴基亦可。
「脂肪族烴基」係指,不具有芳香族性之烴基之意。該脂肪族烴基,可為飽和者亦可,不飽和者亦可,通常以飽和者為佳。
該脂肪族烴基,更具體而言,例如直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、結構中含有環之脂肪族烴基等。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,其碳數以1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為最佳。
直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體
而言,例如伸甲基[-CH2-]、伸乙基[-(CH2)2-]、伸三甲基[-(CH2)3-]、伸四甲基[-(CH2)4-]、伸五甲基[-(CH2)5-]等。
支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等烷基伸甲基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等烷基伸乙基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等烷基伸三甲基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等烷基伸四甲基等烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦可,不具有取代基亦可。該取代基例如,氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。
前述結構中含有環之脂肪族烴基,例如,脂環式烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子所得之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基的末端所得之基、脂環式烴基介於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之中途所得之基等。前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,例如與前述為相同之內容。
前述脂環式烴基,其碳數以3~20為佳,以3~12為更佳。
前述脂環式烴基,可為多環式亦可,單環式亦可。單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除2個氫原子所得之
基為佳。該單環鏈烷以碳數3~6者為佳,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴基,又以由多環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
前述脂環式烴基,可具有取代基,或不具有取代基皆可。取代基以碳數1~5之烷基、氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。
芳香族烴基為具有芳香環之烴基。
X中,作為2價之烴基的芳香族烴基,其碳數以3~30為佳,以5~30為較佳,以5~20為更佳,以6~15為特佳,以6~10為最佳。但,該碳數為不包含取代基中之碳數者。
具有芳香族烴基之芳香環,其具體例如,苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部份被雜原子所取代之芳香族雜環;等。芳香族雜環中之雜原子,例如氧原子、硫原子、氮原子等。
該芳香族烴基,具體而言,例如前述芳香族烴環去除2個氫原子所得之基(伸芳基);前述芳香族烴環去除1個氫原子所得之基(芳基)中之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,苯甲基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等芳基烷基中之芳基再去除1個氫原子所得之基);等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數,以1~4為佳,以1~2為更佳,以1為特佳。
前述芳香族烴基,可具有取代基,或不具有取代基皆可。例如該芳香族烴基所具有之芳香族烴環所鍵結之氫原子可被取代基所取代。該取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、酮基(=O)等。
作為前述取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
作為前述取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。
作為前述取代基之鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為前述取代基之鹵化烷基,例如前述烷基之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。
「含有雜原子之2價之鍵結基」中之雜原子為,碳原子及氫原子以外的原子,例如氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等。
含有雜原子之2價之鍵結基,具體而言,例如-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH-、-NR04(R04為烷基、醯基等取代基)-、-NH-C(=O)-、=N-等非烴系鍵結基;該些非烴基之至少1種與2價之烴基之組合等。該2價之烴基,例如與上述可具有取代基之2價之烴基為相同之內容,又以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳。
X中之2價之鍵結基,其結構中可具有酸分解性部位
,或不具有亦可。「酸分解性部位」係指,受到曝光而產生之酸(例如(B)成份所產生之酸)的作用之際,裂解所得之存在有鍵結之部位。
酸分解性部位,例如,具有羰氧基,與,鍵結於其末端之氧原子(-O-)的三級碳原子所得之部位等。該酸解離性部位於酸產生作用時,使氧原子與三級碳原子之間的鍵結產生裂解。
X具有該酸分解性部位之情形,曝光時受到(B)成份所產生之酸使X中之酸分解性部位分解結果,而使(A1)成份之極性增大。因此,即使該(A1)成份僅由結構單位(a0)所構成之情形時,亦為具有經由酸之作用而增大極性之性質者。
X,於上述之中,又以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、2價之脂環式烴基、含有雜原子之2價之鍵結基,或單鍵為佳,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、含有雜原子之2價之鍵結基,或單鍵為更佳,以單鍵為特佳。
X為直鏈狀或支鏈狀伸烷基之情形,該伸烷基,以碳數1~10為佳,以碳數1~6為更佳,以碳數1~4為特佳,以碳數1~3為最佳。具體而言,例如與前述「可具有取代基之2價之烴基」之說明中,「直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基」所列舉之直鏈狀之伸烷基、支鏈狀之伸烷基為相同之內容。
X為2價之脂環式烴基之情形,該脂環式烴基,與前述「可具有取代基之2價之烴基」之說明中,「結構中含
有環之脂肪族烴基」所列舉之脂環式烴基為相同之內容。
該脂環式烴基,以由環戊烷、環己烷、降莰烷、異莰烷、金剛烷、三環癸烷、四環十二烷去除2個以上氫原子所得之基為特佳。
X為含有雜原子之2價之鍵結基之情形,適合作為該鍵結基之基,例如-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(H可被烷基、醯基等取代基所取代)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、通式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基[式中,Y21及Y22各自獨立為可具有取代基之2價之烴基,O為氧原子,m’為0~3之整數]等。
X為-NH-之情形,其H可被烷基、醯基等取代基所取代。該取代基(烷基、醯基等),其碳數以1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為特佳。
式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-中,Y21及Y22為各自獨立之可具有取代基之2價烴基。該2價之烴基,與前述「可具有取代基之2價之烴基」所列舉之內容為相同之內容。
Y21,以直鏈狀之脂肪族烴基為佳,以直鏈狀之伸烷基為較佳,以碳數1~5之直鏈狀之伸烷基為更佳,以伸甲基或伸乙基為特佳。
Y22,以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以伸甲基、伸乙基或烷基伸甲基為更佳。該烷基伸甲基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳,以碳數1~3之直鏈
狀之烷基為較佳,以甲基為最佳。
式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-所表示之基中,m’為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為更佳,以1為特佳。即,式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-所表示之基,以式-Y21-C(=O)-O-Y22-所表示之基為特佳。其中又以式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-所表示之基為佳。該式中,a’為1~10之整數,又以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。b’為1~10之整數,又以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。
X中之含有雜原子之2價之鍵結基,例如以至少1種之非烴基與2價之烴基組合所形成之有機基為佳。其中又以具有雜原子為氧原子之直鏈狀之基,例如含有醚鍵結或酯鍵結之基為佳;以前述式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基為較佳;以前述式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基為更佳。
式(a0-1)~(a0-2)中,n為1~3之整數,以1或2為佳,以1為特佳。
R1為,任意之位置可含有氧原子或硫原子之(n+1)價之環狀之脂肪族烴基。
其中,「含有氧原子或硫原子」係指,碳鏈(環狀之情形為環骨架)中插入氧原子(-O-)或硫原子(-S-)之意。
該環狀之脂肪族烴基之碳數以3~20為佳,以5~12為更佳。
該環狀之脂肪族烴基,可為飽和者亦可,不飽和者亦可,又以飽和為佳。
該環狀之脂肪族烴基,可為單環式或多環式之任一者皆可。就具有高玻璃轉移溫度(Tg)而可提高微影蝕刻特性等觀點,或使蝕刻耐性更為提升等觀點,以多環式為佳,以2~4環式為佳。
單環式之脂肪族烴基,以由單環鏈烷去除(n+1)個之氫原子所得之基為佳。該單環鏈烷,以碳數3~6者為佳,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。
多環式之脂肪族烴基,以由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除(n+1)個氫原子所得之基為佳。該多環鏈烷,以碳數7~12者為佳,具體而言,例如降莰烷(雙環[2.2.1]庚烷)、金剛烷、三環癸烷(三環[5.2.1.02,6]癸烷)、四環[6.2.1.1(3,6).0(2,7)]十二烷等。
例如n為1之情形的R1之較佳具體例如,環丙烷二基、環丁-1,2-二基、環丁-1,3-二基、環戊-1,2-二基、環戊-1,3-二基、環己-1,2-二基、環己-1,3-二基、環己-1,4-二基、雙環[2.2.1]庚-2,3-二基、雙環[2.2.1]庚-2,5-二基、7-氧雜雙環[2.2.1]庚-2,5-二基、雙環[2.2.1]庚-2,6-二基、7-氧雜雙環[2.2.1]庚-2,6-二
基、7-硫代雙環[2.2.1]庚-2,6-二基、三環[5.2.1.02,6]癸-3,8-二基、三環[5.2.1.02,6]癸-4,8-二基、三環[5.2.1.02,6]癸-5,8-二基、10-氧雜三環[5.2.1.02,6]癸-3,8-二基、10-氧雜三環[5.2.1.02,6]癸-4,8-二基、10-氧雜三環[5.2.1.02,6]癸-5,8-二基、金剛烷-1,3-二基、金剛烷-1,2-二基等。
式(a0-1)~(a0-2)中,Y為單鍵,或任意之位置可含有氧原子(-O-)或硫原子(-S-)之伸烷基。
該伸烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者。
直鏈狀或支鏈狀之伸烷基之情形,其碳數以1~20為佳,以1~10為更佳,以1~7為最佳。
環狀之伸烷基,其碳數以3~20為佳,以3~16為更佳。
該環狀之伸烷基,可為多環式亦可,單環式亦可。單環式之伸烷基,以碳數3~6之單環鏈烷再去除2個氫原子所得之基為佳,該單環鏈烷,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。多環式之伸烷基,以碳數7~12之多環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Y,以單鍵為特佳。
式(a0-1)中,R2及R3各自獨立為氫原子、任意之位置可含有氧原子(-O-)之可具有取代基之鏈狀或環狀之烷基、氟化烷基或烷氧基羰基。
鏈狀之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀之任一者皆可。
鏈狀之烷基之碳數,以1~10為佳,以1~7為更佳
,以1~5為最佳。具體之例,例如,甲基、乙基、n-丙基、i-丙基、n-丁基、i-丁基、t-丁基、2-甲基-2-丁基、3-甲基-2-丁基、1-戊基、2-戊基、3-戊基等。
環狀之烷基之碳數,以3~20為佳,以4~15為更佳,以5~12為最佳。
環狀之烷基,可為多環式亦可,單環式亦可。單環式之伸烷基,以碳數3~6之單環鏈烷再去除2個氫原子所得之基為佳,該單環鏈烷,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。多環式之伸烷基,以碳數7~12之多環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。較佳具體例,環丙基、環丁基、環戊基、環己基、雙環[2.2.1]庚-2-基、1-金剛烷基、2-金剛烷基等。
該鏈狀或環狀之烷基為,任意之位置可含有氧原子(-O-),可具有取代該烷基之氫原子的取代基。
含有氧原子之鏈狀或環狀之烷基,例如烷氧基、烷氧基烷基等。又,含有氧原子之環狀之烷基,例如由四氫吡喃等環狀醚去除1個碳原子所得之基(以下,亦稱為環狀醚基)等。
取代鏈狀或環狀之烷基之氫原子的取代基,例如烷基、氟原子、氟化烷基、酮基(=O)等。該些之中,取代基之烷基及氟化烷基之碳數,以1~5為佳。
烷基為鏈狀之情形,取代基可為具有環狀之烷基者。
烷基為環狀之情形,取代基可為具有鏈狀之烷基者。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成正型光阻圖型,於溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之光阻組成物之情形,前述鏈狀或環狀之烷基可為酸解離性基。
「酸解離性基」為,經由酸(經由曝光而由(B)成份產生之酸等)之作用,至少使該酸解離性基與該酸解離性基鄰接之原子(此處為R2及R3所鍵結之氮原子)之間的鍵結,經開裂所得之具有酸解離性之基。
任意之位置可含有氧原子之可具有取代基的鏈狀或環狀之烷基為酸解離性基之基時,鄰接之原子(此處為R2及R3所鍵結之氮原子)所鍵結之原子為三級碳原子之烷基、縮醛型酸解離性基等。
鄰接之原子所鍵結之原子為三級碳原子之烷基,例如,取代基為可具有環狀之烷基的支鏈狀之三級烷基、環狀之烷基之環骨架上,與該烷基所鄰接之原子(此處為R2及R3所鍵結之氮原子)鍵結之碳原子上鍵結烷基而形成之三級碳原子之基等。
支鏈狀之三級烷基,例如,-C(R71)(R72)(R73)所表示之基等。式中,R71~R73為,各自獨立之碳數1~5的直鏈狀之烷基。-C(R71)(R72)(R73)所表示之基,碳數以4~8為佳,具體而言,例如tert-丁基、2-甲基-2-丁基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-3-戊基等。
取代基為具有環狀之烷基的支鏈狀之三級烷基,例如後述結構單位(a1)之說明中,酸解離性基所例示之(ii)之基(該具體例如通式(2-1)~(2-6)所表示之基)
等。
環狀之烷基之環骨架上,與該烷基所鄰接之原子所鍵結之碳原子上鍵結烷基而形成三級碳原子之基,例如後述結構單位(a1)之說明中,酸解離性基所例示之(i)之基(該具體例如通式(1-1)~(1-9)所表示之基)等。
縮醛型酸解離性基,例如鏈狀或環狀之烷氧基、環狀醚基等,其具體例如,與後述結構單位(a1)之說明中,酸解離性基所例示之縮醛型酸解離性基為相同之內容。
R2及R3中之氟化烷基,例如前述R2及R3中之烷基之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代者等。
R2及R3中之氟化烷基以鏈狀為佳,其可為直鏈狀、支鏈狀之任一者皆可。該氟化烷基以三氟甲基為特佳。
R2及R3中之烷氧基羰基中之烷基,與前述R2及R3中之烷基為相同之內容。
烷氧基羰基,以鏈狀之烷氧基羰基為佳,例如,甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙基氧基羰基、丁氧羰基、戊基氧基羰基等。其中又以tert-丁氧羰基、tert-戊基氧基羰基等鏈狀之三級烷氧基羰基為佳。
前述R2及R3可相互鍵結形成環。
該環可為單環式亦可多環式亦可,又以單環式為佳。單環式之情形,該環,包含氮原子,以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。
所形成環,更具體而言,例如,構成飽和烴環之環骨架的-CH2-被-NH-所取代,由該-NH-去除氫原子所得者等
。該飽和烴環,其碳數以3~20為佳,以3~12為更佳。飽和烴環之具體例如,環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷等單環鏈烷;金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷;等。
該環,就構成環骨架之原子而言,除碳原子及氮原子以外,可具有氧原子。
該環中,可鍵結取代基。該取代基,例如烷基、氟原子、氟化烷基、酮基(=O)等。該些之中,取代基之烷基及氟化烷基之碳數,以1~5為佳。
R2及R3相互鍵結形成環之情形,以-N(R2)(R3)所表示之基之較佳例示,例如吡咯啶基、N-六氫吡啶基、4-甲基N-六氫吡啶基等。
本發明中,以R2及R3之至少一者為氫原子為佳,以R2及R3之二者皆為氫原子,或,R2及R3之一者為氫原子,另一者為任意之位置可含有氧原子之烷基或氟化烷基為更佳。其中又以R2及R3之二者皆為氫原子,或R2及R3之一者為氫原子,另一者為氟化烷基為佳。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成負型光阻圖型之(或溶劑顯影製程中形成正型光阻圖型)光阻組成物之情形,R2及R3之至少一者為氫原子之-SO2-N(R2)(R3)時,其具有鹼可溶性基之機能,可為交聯劑成份之間形成交聯而得。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成正型光阻圖型,於溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之光阻組成
物之情形,R2及R3之至少一者為氫原子之-SO2-N(R2)(R3)時,其具有極性基之機能,而可提高(A1)成份之極性。極性之提升,特別是曝光後極性之提高,特別是於鹼顯影製程之情形中,可提高與顯影液之親和性,故可提高解析性等。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成正型光阻圖型,於溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之光阻組成物之情形,R2及R3之一或二者(較佳為任一者)為,任意之位置可含有氧原子之可具有取代基的鏈狀或環狀之烷基的作為酸解離性基之基,或可為烷氧基羰基。該情形中,曝光時,因(B)成份所產生之酸而使該烷基或烷氧基羰基解離,生成-SO2NH2,而使(A1)成份之極性增大。因此,即使該(A1)成份僅由結構單位(a0)所構成之情形,也為具有經由酸之作用而增大極性之性質者。
式(a0-2)中,R4為氫原子、任意之位置可含有氧原子(-O-)可具有取代基之鏈狀或環狀之烷基或氟化烷基。
該鏈狀或環狀之烷基、氟化烷基分別與前述R2及R3之說明所列舉之鏈狀或環狀之烷基、氟化烷基為相同之內容。
R4,以氟化烷基為佳,以三氟甲基為特佳。
前述通式(a0-1)所表示之結構單位,以下述通式(a0-1-1)~(a0-1-4)所表示之結構單位為佳,以式(a0-1-2)所表示之結構單位為特佳。
前述通式(a0-2)所表示之結構單位,以下述通式(a0-2-1)~(a0-2-4)所表示之結構單位為佳,以式(a0-1-4)所表示之結構單位為特佳。
各式中,R、X、Y、R2、R3、R4、n,分別與前述式(a0-1)~(a0-2)中之R、X、Y、R2、R3、R4、n為相同之內容。
L’中之碳數1~5之伸烷基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳,例如伸甲基、伸乙基、n-伸丙基、異伸丙基等。
該伸烷基含有氧原子或硫原子之情形,其具體例如,前述伸烷基之末端或碳原子間插入-O-或-S-之基等,例如-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-O-(CH2)2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-、-CH2-S-(CH2)2-等。
L’,以碳數1~5之伸烷基或-O-為佳,以碳數1~5之伸烷基或-O-為更佳,以伸甲基或-O-為最佳。
式(a0-1-1)~(a0-1-4)所表示之結構單位,於上述之中,又以X及Y為單鍵者為佳。又,式中之-N(R2)(R3),以-NH2、-NH(CH3)、-NH(CF3)、吡咯啶基、N-六氫吡啶基或4-甲基N-六氫吡啶基為佳,以-NH2或-NH(CF3)為特佳。
式(a0-2-1)~(a0-2-4)所表示之結構單位,於上述之中,又以X及Y為單鍵者為佳。又,以R4為氟化烷基者為佳,以三氟甲基者為特佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a0),可為1種或2種以上。
(A1)成份中,結構單位(a0)之比例,並未有特別
限定,其可考慮該光阻組成物之用途、微影蝕刻特性等而作適當之設定。
例如,本發明之光阻組成物,於鹼顯影製程中形成負型光阻圖型之(或溶劑顯影製程中形成正型光阻圖型)光阻組成物之情形,(A1)成份中之結構單位(a0)之比例,以20~90莫耳%為佳,以30~90莫耳%為更佳。為20莫耳%以上時可提高解析性,90莫耳%以下時可提高曝光寬容度。
本發明之光阻組成物,為鹼顯影製程中形成正型光阻圖型(或溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之)光阻組成物之情形,(A1)成份中之結構單位(a0)之比例,以1~70莫耳%為佳,以5~60莫耳%為更佳。於上述範圍內時,可使本發明之效果向上提升。
(A1)成份,必要時,可含有結構單位(a0)以外之其他結構單位。該其他結構單位,並未有特別限定,其可由目前為止,已知之構成化學增幅型光阻之基礎樹脂的結構單位之成份中,於考慮微影蝕刻特性、微影蝕刻製程所使用之顯影液為鹼顯影液或有機系顯影液,或所欲形成之光阻圖型為正型或負型等因素後作適當之選擇。
例如鹼顯影製程中形成負型光阻圖型之(或溶劑顯影製程中形成正型光阻圖型)光阻組成物之基礎樹脂,例如特開2000-206694號公報所揭示之具有由α-(羥烷基)丙烯酸,或α-(羥烷基)丙烯酸之烷基酯(較佳為碳數1~5之烷基酯)所選出之至少1個所衍生之單位的樹脂;美
國專利6949325號公報所揭示之具有磺醯胺基之α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸樹脂或聚環烯烴樹脂;美國專利6949325號公報、特開2005-336452號公報、特開2006-317803號公報所揭示之含有氟化醇,且α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸樹脂;特開2006-259582號公報所揭示之具有氟化醇之聚環烯烴樹脂等鹼可溶性樹脂等。
又,前述α-(羥烷基)丙烯酸,係指其α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸之中,羧基所鍵結之α位之碳原子鍵結氫原子所得之丙烯酸,與此α位之碳原子鍵結羥烷基(較佳為碳數1~5之羥烷基)之α-羥烷基丙烯酸之一或二者之意。
構成該些鹼可溶性樹脂之結構單位的一部份被結構單位(a0)所取代者,可作為(A1)成份。
鹼顯影製程中可形成正型光阻圖型,溶劑顯影製程中可形成負型光阻圖型之光阻組成物之基礎樹脂,如上所述般,以使用(A-1)成份(經由酸之作用而增大極性之樹脂成份)為較佳者。
構成(A-1)成份之結構單位的種類,並沒有特別限定,例如,具有乙烯性雙鍵(C=C)之化合物所衍生之結構單位等。
其中,「具有乙烯性雙鍵之化合物所衍生之結構單位」係指,具有乙烯性雙鍵之化合物中,乙烯性雙鍵經開裂形成單鍵之結構之結構單位之意。
具有乙烯性雙鍵之化合物,例如,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸或其酯、α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯醯胺或其衍生物、α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之苯乙烯或其衍生物、α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之乙烯萘或其衍生物等。該些之中,又以α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯為佳。
其中,「丙烯酸酯」為,丙烯酸(CH2=CH-COOH)的羧基末端之氫原子被有機基取代所得之化合物。
本說明書中,α位之碳原子所鍵結之氫原子被取代基所取代之丙烯酸酯亦稱為α取代丙烯酸酯。又,包括丙烯酸酯與α取代丙烯酸酯時,亦可稱為(α取代)丙烯酸酯。
α取代丙烯酸酯之α位的碳原子所鍵結之取代基,例如鹵素原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之鹵化烷基、羥烷基等。又,「丙烯酸酯所衍生之結構單位之α位(α位之碳原子)」,於無特別限定下,係指羰基所鍵結之碳原子之意。
作為前述α位之取代基的鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
作為前述α位之取代基的碳數1~5之烷基,具體而言,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等直鏈狀或支鏈狀之烷
基等。
作為前述α位之取代基的碳數1~5之鹵化烷基,具體而言,例如上述之碳數1~5之烷基之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基等。該鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。
作為前述α位之取代基的羥烷基,以碳數1~5之羥烷基為佳,具體而言,例如上述之碳數1~5之烷基之氫原子的一部份或全部被羥基所取代之基等。
本發明中,(α取代)丙烯酸酯之α位的碳原子所鍵結者,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基為佳;以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為較佳;就工業上取得之容易度之觀點,以氫原子或甲基為最佳。
(α取代)丙烯酸酯所具有之有機基,並沒有特別限定,例如後述結構單位(a1)~(a4)之說明所列舉般,如酸解離性基、含-SO2-之環式基、含內酯之環式基、含有極性基之烴基、非酸解離性之脂肪族多環式基等特性基,結構中含有該特性基之含特性基之基等。該含特性基之基,例如,前述特性基與2價之鍵結基所鍵結之基等。2價之鍵結基,例如與後述結構單位(a1)之說明所列舉之通式(a1-0-2)中之Y2之2價之鍵結基為相同之內容。
「丙烯醯胺或其衍生物」,例如,其α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代丙烯醯胺(以下,亦稱為(α取代)丙烯醯胺)、(α取代)丙烯醯胺之胺基末端
的氫原子之一或二者被取代基所取代之化合物等。
可與丙烯醯胺或其衍生物之α位的碳原子鍵結之取代基,例如與前述α取代丙烯酸酯之α位的碳原子鍵結之取代基所列舉之內容為相同之內容。
取代(α取代)丙烯醯胺之胺基末端的氫原子之一或二者的取代基,以有機基為佳。該有機基,並沒有特別限定,例如與前述(α取代)丙烯酸酯所具有之有機基為相同之內容。
(α取代)丙烯醯胺之胺基末端的氫原子之一或二者被取代基所取代之化合物,例如前述(α取代)丙烯酸酯中之α位之碳原子所鍵結之-C(=O)-O-,被-C(=O)-N(Rb)-[式中,Rb為氫原子或碳數1~5之烷基]所取代之化合物等。
式中,Rb中之烷基以直鏈狀或支鏈狀為佳。
「苯乙烯或其衍生物」係指,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之苯乙烯(以下,亦稱為(α取代)苯乙烯)、α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之羥基苯乙烯(以下,亦稱為(α取代)羥基苯乙烯)、(α取代)羥基苯乙烯之羥基的氫原子被有機基所取代之化合物等。
羥基苯乙烯為,苯環上鍵結1個乙烯基,與至少1個之羥基所得之化合物。苯環上所鍵結之羥基之數目,以1
~3為佳,以1為特佳。苯環上之羥基的鍵結位置並未有特別之限定。羥基之數目為1之情形,乙烯基之鍵結位置以對4位為佳。羥基之數目為2以上之整數之情形,其可為任意鍵結位置之組合。
可鍵結苯乙烯或其衍生物之α位的碳原子之取代基,為與前述α取代丙烯酸酯之α位的碳原子鍵結之取代基所列舉之內容為相同之內容。
可鍵結於苯乙烯或其衍生物的苯環之羥基以外之取代基,並未有特別限定,例如,鹵素原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之鹵化烷基等。鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為特佳。
(α取代)羥基苯乙烯之羥基的氫原子被有機基所取代之化合物中之有機基,並沒有特別限定,例如前述(α取代)丙烯酸酯所具有之有機基所列舉之有機基等。
「乙烯萘或其衍生物」係指,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之乙烯萘(以下,亦稱為(α取代)乙烯萘);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之乙烯基(羥基萘)(以下,亦稱為(α取代)乙烯基(羥基萘));(α取代)乙烯基(羥基萘)之羥基的氫原子被取代基所取代之化合物等。
乙烯基(羥基萘)為,萘環上鍵結1個乙烯基,與至少1個之羥基所得之化合物。乙烯基,可鍵結萘環之1位
亦可,鍵結於2位亦可。萘環上所鍵結之羥基之數目,以1~3為佳,以1為特佳。萘環上之羥基的鍵結位置並未有特別之限定。萘環之1位或2位鍵結有乙烯基之情形,以鍵結於萘環之5~8位之任一者為佳。特別是羥基之數目為1之情形,以鍵結於萘環之5~7位之任一者為佳,以5或6位為佳。羥基之數目為2以上之整數之情形,其可為任意鍵結位置之組合。
可鍵結於乙烯萘或其衍生物之α位的碳原子之取代基,為與前述α取代丙烯酸酯之α位的碳原子鍵結之取代基所列舉之內容為相同之內容。
可鍵結於乙烯萘或其衍生物之萘環的羥基以外之取代基,與前述亦可鍵結於(α取代)羥基苯乙烯之苯環的羥基以外之取代基所列舉之內容為相同之內容。
(α取代)乙烯基(羥基萘)之羥基的氫原子被有機基所取代之化合物中之有機基,並沒有特別限定,例如與前述(α取代)丙烯酸酯所具有之有機基為相同之內容。
(α取代)丙烯酸或其酯所衍生之結構單位,具體而言,例如下述通式(I)所表示之結構單位等。
(α取代)丙烯醯胺或其衍生物所衍生之結構單位所衍生之結構單位,具體而言,例如下述通式(II)所表示之結構單位等。
(α取代)苯乙烯或其衍生物所衍生之結構單位所衍生之結構單位,具體而言,例如下述通式(III)所表示之結構單位等。
(α取代)乙烯萘或其衍生物所衍生之結構單位,具體而言,例如下述通式(IV)所表示之結構單位等。
(A1)成份為經由酸之作用而增大極性之樹脂成份之情形,(A1)成份以含有經由酸之作用而增大極性之酸分解性基為佳。
「酸分解性基」為,經由酸(經由曝光而由(B)成份產生之酸)之作用,使該酸分解性基之結構中之至少一部份鍵結經開裂而具有酸分解性之基。酸分解性基,詳細之內容,將於後述結構單位(a1)中說明。
結構單位(a0)為含有酸分解性基之情形(例如式(a0-1)或(a0-2)中之X於結構中具有酸分解性部位之情形,或式(a0-1)中之R2及R3之任一者或二者為酸解離性基之情形),(A1)成份可僅由結構單位(a0)所構成者亦可,亦可為具有含有經由酸之作用而增大極性之酸分解性基的結構單位(a1)者亦可。
結構單位(a0),於不具有含有酸解離性基之單位之情形,(A1)成份,除結構單位(a0)以外,必須具有結構單位(a1)。
結構單位(a1)為,含有經由酸之作用而增大極性之酸分解性基之結構單位。
「酸分解性基」,如上所述般,為經由酸之作用,使該酸分解性基之結構中之至少一部份鍵結經開裂而具有酸分解性之基。
經由酸之作用而增大極性之酸分解性基,例如,經由
酸的作用而分解生成極性基之基等。
極性基例如,羧基、羥基、胺基、磺基(-SO3H)等。該些之中,又以結構中含有-O-H之極性基(以下,亦稱為含OH之極性基)為佳,以羧基或羥基為較佳,以羧基為特佳。
酸分解性基,更具體而言,例如前述極性基被酸解離性基所保護之基(例如含OH之極性基之氫原子被酸解離性基所保護之基)等。
「酸解離性基」為,經由酸(經由曝光而由(B)成份產生之酸等)之作用,至少使該酸解離性基與該酸解離性基所鄰接之原子之間的鍵結經開裂而得之具有酸解離性之基。構成酸分解性基之酸解離性基,必須為較該酸解離性基解離所生成之極性基具有更低極性之基,如此,受到酸之作用而使該酸解離性基解離之際,會產生較該酸解離性基具有更高極性之極性基,而使極性增大。結果使(A1)成份全體之極性增大。而使極性增大結果,於使用於鹼顯影製程之情形中,相對的也會增大對鹼顯影液之溶解性,又,於使用於溶劑顯影製程之情形中,對含有有機溶劑之有機系顯影液而言,則可降低溶解性。
酸解離性基,並未有特別限定,其可使用目前為止被提案作為化學增幅型光阻用之基礎樹脂的酸解離性基的基。一般而言,例如可與(甲基)丙烯酸((meta)acrylicacid)等中之羧基形成環狀或鏈狀之三級烷基酯之基;烷氧基烷基等縮醛型酸解離性基等為廣為已知者。又,「(甲基
)丙烯酸酯((meta)acrylicacidester)」係指,α位鍵結氫原子之丙烯酸酯,與α位鍵結甲基之甲基丙烯酸酯((meta)acrylicacidester)之一或二者之意。
其中,「三級烷基酯」係指,羧基之氫原子被鏈狀或環狀之烷基所取代而形成酯,該羰氧基(-C(O)-O-)之末端的氧原子,與前述鏈狀或環狀之烷基之三級碳原子鍵結所得之結構。該三級烷基酯中,於酸產生作用時,氧原子與三級碳原子之間的鍵結被切斷,而形成羧基。
前述鏈狀或環狀之烷基可具有取代基。
以下,經由具有羧基與三級烷基酯之構成,而形成酸解離性之基,於方便上,將其稱為「三級烷基酯型酸解離性基」。
三級烷基酯型酸解離性基,例如,脂肪族支鏈狀三級烷基酯型酸解離性基、含有脂肪族環式基之三級烷基酯型酸解離性基、含有芳香族環式基之三級烷基酯型酸解離性基等。
脂肪族支鏈狀三級烷基酯型酸解離性基中,「脂肪族支鏈狀」係指,具有非芳香族性之支鏈狀結構之意。脂肪族支鏈狀三級烷基酯型酸解離性基之結構,只要為由碳及氫所形成之基(烴基)時,並未有任何限定,又以烴基為佳。又,「烴基」可為飽和或不飽和之任一者皆可,通常以飽和者為佳。
脂肪族支鏈狀三級烷基酯型酸解離性基,例如,-C(R71)(R72)(R73)所表示之基等。式中,R71~R73為,
各自獨立之碳數1~5的直鏈狀之烷基。-C(R71)(R72)(R73)所表示之基,碳數以4~8為佳,具體而言,例如tert-丁基、2-甲基-2-丁基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-3-戊基等。特別是以tert-丁基為佳。
「脂肪族環式基」,表示不具有芳香族性之單環式基或多環式基。
含有脂肪族環式基之三級烷基酯型酸解離性基中之脂肪族環式基,可具有取代基,或不具有取代基皆可。取代基以碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基、氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。
該脂肪族環式基去除取代基後之基本的環之結構,只要為由碳及氫所形成之環(烴環)時,並未有特別限定,又以烴環為佳。又,該烴環可為飽和或不飽和之任一者皆可,通常以飽和者為佳。
脂肪族環式基,可為單環式亦可,多環式亦可。
脂肪族環式基,例如,碳數1~5之烷基、可被氟原子或氟化烷基取代亦可、未被取代亦可之單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。更具體而言,例如由環戊烷、環己烷等單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;或由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等脂環式烴基等。又,構成該些脂環式烴基的環的碳原子之一部份可被醚性氧原子(-O-)所取代者亦可。
含有脂肪族環式基之三級烷基酯型酸解離性基,例如,下述(i)之基、(ii)之基等。
(i)1價之脂肪族環式基的環骨架上,與該酸解離性基鄰接之原子(例如-C(=O)-O-中之-O-)鍵結之碳原子上鍵結取代基(氫原子以外的原子或基)而形成三級碳原子之基。
(ii)具有1價之脂肪族環式基,與其鍵結之具有第三級碳原子之支鏈狀伸烷基之基。
前述(i)之基中,脂肪族環式基的環骨架上,與該酸解離性基鄰接之原子上鍵結之碳原子上鍵結之取代基,例如烷基等。該烷基例如與後述之式(1-1)~(1-9)中之R14為相同之內容。
前述(i)之基之具體例,例如下述通式(1-1)~(1-9)所表示之基等。
前述(ii)之基之具體例,例如下述通式(2-1)~(2-6)所表示之基等。
式(1-1)~(1-9)中,R14之烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,又以直鏈狀或支鏈狀為佳。
該直鏈狀之烷基,碳數以1~5為佳,以1~4為更佳,以1或2為最佳。具體而言,例如甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基等。該些之中,又以甲基、乙基或n-丁基為佳,以甲基或乙基為更佳。
該支鏈狀之烷基,碳數以3~10為佳,以3~5為更佳。具體而言,例如異丙基、異丁基、tert-丁基、異戊基、新戊基等,又以異丙基為最佳。
g以0~3之整數為佳,以1~3之整數為更佳,以1或2為最佳。
式(2-1)~(2-6)中,R15~R16之烷基,與前述R14之烷基為相同之內容。
上述式(1-1)~(1-9)、(2-1)~(2-6)中,構成環之碳原子的一部份可被醚性氧原子(-O-)所取代。
又,式(1-1)~(1-9)、(2-1)~(2-6)中,構
成環之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代。該取代基例如,碳數1~5之烷基、氟原子、氟化烷基、酮基(=O)等。
含有芳香族環式基之三級烷基酯型酸解離性基中,芳香族環式基,可為單環式亦可,多環式亦可。芳香族環式基,例如,苯基、聯苯基、茀基、萘基、蒽基、菲基等芳基;構成該芳基之環的碳原子之一部份被氧原子、硫原子、氮原子等雜原子所取代之雜芳基;等。該些之中,又以芳基為佳。
芳香族環式基中,氫原子之一部份或全部可被取代基所取代。該取代基例如,碳數1~5之烷基、氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基等。
含有芳香族環式基之三級烷基酯型酸解離性基,例如,下述(iii)之基等。
(iii)具有1價之芳香族環式基,與,與其鍵結之具有三級碳原子之支鏈狀伸烷基之基。
前述(iii)之基之具體例,例如下述通式(3)所表示之基等。
[式中,R15及R16為各自獨立之烷基;Rr及Rs為各自獨立之鹵素原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之鹵化烷基;r為0~3之整數;s為0~4之整數]式(3)中,R15、R16之烷基,與前述式(2-1)~(2-6)中之R15、R16之烷基為相同之內容。該些之中,又以甲基、乙基或異丙基為佳,以甲基為特佳。
Rr、Rs之鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別是以氟原子為佳。
Rr、Rs之碳數1~5之烷基以直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。
Rr、Rs之碳數1~5之鹵化烷基,例如前述碳數1~5之烷基之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基等。
r為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為更佳,工業上以0為特佳。
s為0~4之整數,0~2之整數為佳,以0或1為更
佳,工業上以0為特佳。
「縮醛型酸解離性基」,一般而言,為取代羧基、羥基等含OH之極性基末端的氫原子,而與氧原子鍵結。隨後,經由曝光產生酸時,經由該酸之作用,而切斷縮醛型酸解離性基與該縮醛型酸解離性基所鍵結之氧原子之間的鍵結,而形成羧基、羥基等含OH之極性基。
縮醛型酸解離性基,例如,下述通式(p1)所表示之基等。
式(p1)中,n以0~2之整數為佳,以0或1為更佳,以0為最佳。
R1’,R2’之烷基,與上述丙烯酸酯之說明中,α位之取代基所列舉之烷基為相同之內容,又以甲基或乙基為佳,以甲基為最佳。
本發明中,以R1’,R2’中之至少1個為氫原子為佳。即,酸解離性基(p1)以下述通式(p1-1)所表示之基為佳。
Y之烷基,與上述丙烯酸酯中之說明中的α位之碳原子鍵結之取代基所列舉之烷基為相同之內容。
Y之脂肪族環式基,可由以往ArF光阻等中,被多數提案之單環或多環式的脂肪族環式基之中適當地選擇使用,例如上述「含有脂肪族環式基之三級烷基酯型酸解離性基」所列舉之脂肪族環式基為相同之內容等。
縮醛型酸解離性基,又例如下述通式(p2)所示之基。
R17、R18中,烷基之碳數較佳為1~15,其可為直鏈狀、支鏈狀之任一者,又以乙基、甲基為佳,以甲基為最佳。
特別是R17、R18之一者為氫原子,另一者為甲基為佳。
R19為直鏈狀、支鏈狀或環狀之烷基,碳數較佳為1~15,其可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者。
R19為直鏈狀、支鏈狀之情形,以碳數1~5為佳,以乙基、甲基為更佳,以乙基為最佳。
R19為環狀之情形,碳數以4~15為佳,以碳數4~12為更佳,以碳數5~10為最佳。具體而言,例如可被氟原子或氟化烷基取代亦可、未被取代亦可之單環鏈烷,或,由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。具體而言,例如由環戊烷、環己烷等單環鏈烷,或,金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。其中又以由金剛烷去除1個以上之氫原子所得之基為佳。
又,上述式(p2)中,R17及R19為各自獨立之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基(較佳為碳數1~5之伸烷基),R19與R17可形成鍵結。
此情形中,R17與,R19與,R19鍵結之氧原子與,該氧原子及R17鍵結之碳原子可形成環式基。該環式基,以4~7員環為佳,以4~6員環為更佳。該環式基之具體例如,四氫吡喃基、四氫呋喃基等。
結構單位(a1),只要為具有酸分解性基之單位時,其他部份之結構並未有特別限定,較佳者例如,α位之碳
原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有酸分解性基之結構單位(a11);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之羥基苯乙烯所衍生之結構單位之羥基的氫原子被含有酸解離性基或酸解離性基之取代基取代所得之結構單位(a12);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之乙烯基(羥基萘)所衍生之結構單位之羥基的氫原子被含有酸解離性基或酸解離性基之取代基取代所得之結構單位(a13)等。
結構單位(a11)~(a13)中之酸分解性基、酸解離性基,分別與前述為相同之內容。
結構單位(a1),於上述之中,又以結構單位(a11)為佳。
結構單位(a11)為,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有酸分解性基之結構單位。
結構單位(a11),例如,下述通式(a1-0-1)所表示之結構單位、下述通式(a1-0-2)所表示之結構單位等。
通式(a1-0-1)中,R之烷基、鹵化烷基,分別與上述(α取代)丙烯酸酯之說明中,作為可與α位之碳原子鍵結之取代基所列舉之烷基、鹵化烷基為相同之內容。
R,以氫原子、碳數1~5之烷基或碳數1~5之氟化烷基為佳,以氫原子或甲基為最佳。
X1,只要為酸解離性基時,則沒有特別之限定,例如上述三級烷基酯型酸解離性基、縮醛型酸解離性基等,又以三級烷基酯型酸解離性基為佳。
通式(a1-0-2)中,R與上述為相同之內容。
X2,與式(a1-0-1)中之X1為相同之內容。
Y2之2價之鍵結基,並沒有特別限定,較佳者例如可具有取代基之2價之烴基、含有雜原子之2價之鍵結基等。
前述2價之烴基中,「具有取代基」係指,該烴基中之氫原子的一部份或全部被取代基(氫原子以外之基或原子)所取代之意。
前述鍵結基中之2價之烴基可為脂肪族烴基亦可,芳香族烴基亦可。「脂肪族烴基」係指不具有芳香族性之烴基之意。該脂肪族烴基,可為飽和者亦可,不飽和者亦可,通常以飽和者為佳。
該脂肪族烴基,更具體而言,例如直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、結構中含有環之脂肪族烴基等。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,其碳數以1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為最佳。
直鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如伸甲基[-CH2-]、伸乙基[-(CH2)2-]、伸三甲基[-(CH2)3-]、伸四甲基[-(CH2)4-]、伸五甲基[-(CH2)5-]等。
支鏈狀之脂肪族烴基,以支鏈狀之伸烷基為佳,具體而言,例如-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等烷基伸甲基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等烷基伸乙基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等烷基伸三甲基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等烷基伸四甲基等烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳。
前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,可具有取代基亦
可,不具有取代基亦可。該取代基例如,氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。
前述結構中含有環之脂肪族烴基,例如,脂環式烴基(由脂肪族烴環去除2個氫原子所得之基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基的末端所得之基、脂環式烴基介於直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基之中途所得之基等。前述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,例如與前述為相同之內容。
前述脂環式烴基,其碳數以3~20為佳,以3~12為更佳。
前述脂環式烴基,可為多環式亦可,單環式亦可。單環式之脂環式烴基,以由單環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳。該單環鏈烷以碳數3~6者為佳,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴基,以由多環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷以碳數7~12者為佳,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
前述脂環式烴基,可具有取代基,或不具有取代基皆可。取代基以碳數1~5之烷基、氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。
芳香族烴基為具有芳香環之烴基。
Y2中,作為2價之烴基的芳香族烴基,其碳數以3~30為佳,以5~30為較佳,以5~20為更佳,以6~15為特佳,以6~10為最佳。但,該碳數為不包含取代基中之
碳數者。
具有芳香族烴基之芳香環,其具體例如,苯、聯苯、茀、萘、蒽、菲等芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部份被雜原子所取代之芳香族雜環;等。芳香族雜環中之雜原子,例如氧原子、硫原子、氮原子等。
該芳香族烴基,具體而言,例如前述芳香族烴環去除2個氫原子所得之基(伸芳基);前述芳香族烴環去除1個氫原子所得之基(芳基)中之1個氫原子被伸烷基所取代之基(例如,苯甲基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等芳基烷基中之芳基再去除1個氫原子所得之基);等。前述伸烷基(芳基烷基中之烷基鏈)之碳數,以1~4為佳,以1~2為更佳,以1為特佳。
前述芳香族烴基,可具有取代基,或不具有取代基皆可。例如該芳香族烴基所具有之芳香族烴環所鍵結之氫原子可被取代基所取代。該取代基,例如,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、酮基(=O)等。
作為前述取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
作為前述取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。
作為前述芳香族烴基之取代基的鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為前述取代基之鹵化烷基,例如前述烷基之氫原子
的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。
「含有雜原子之2價之鍵結基」中之雜原子,係指碳原子及氫原子以外的原子,例如氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等。
含有雜原子之2價之鍵結基,具體而言,-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH-、-NR04(R04為烷基、醯基等取代基)-、-NH-C(=O)-、=N-等非烴系鍵結基;該些非烴基之至少1種與2價之烴基之組合等。該2價之烴基,例如與上述可具有取代基之2價之烴基為相同之內容,又以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳。
Y2,特別是以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、2價之脂環式烴基,或含有雜原子之2價之鍵結基為佳。
Y2為直鏈狀或支鏈狀伸烷基之情形,該伸烷基,以碳數1~10為佳,以碳數1~6為更佳,以碳數1~4為特佳,以碳數1~3為最佳。具體而言,為與前述Y2中之「可具有取代基之2價之烴基」之說明中,直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基所列舉之直鏈狀之伸烷基、支鏈狀之伸烷基為相同之內容。
Y2為2價之脂環式烴基之情形,該脂環式烴基,與前述Y2中之2價之鍵結基之說明中,「結構中含有環之脂肪族烴基」所列舉之脂環式烴基為相同之內容。
該脂環式烴基,以由環戊烷、環己烷、降莰烷、異莰烷、金剛烷、三環癸烷、四環十二烷去除2個以上氫原子
所得之基為特佳。
Y2為含有雜原子之2價之鍵結基之情形,該鍵結基之較佳例示者,例如-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(H可被烷基、醯基等取代基所取代)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、通式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基[式中,Y21及Y22各自獨立為可具有取代基之2價之烴基,O為氧原子,m’為0~3之整數]等。
Y2為-NH-之情形,其H可被烷基、醯基等取代基所取代。該取代基(烷基、醯基等),其碳數以1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為特佳。
式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-中,Y21及Y22為各自獨立之可具有取代基之2價烴基。該2價之烴基與前述之Y2中之「可具有取代基之2價之烴基」所列舉之內容為相同之內容。
Y21,以直鏈狀之脂肪族烴基為佳,以直鏈狀之伸烷基為較佳,以碳數1~5之直鏈狀之伸烷基為更佳,以伸甲基或伸乙基為特佳。
Y22,以直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以伸甲基、伸乙基或烷基伸甲基為更佳。該烷基伸甲基中之烷基,以碳數1~5之直鏈狀之烷基為佳,以碳數1~3之直鏈狀之烷基為較佳,以甲基為最佳。
式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-所表示之基中,m’為0~3之整數,以0~2之整數為佳,以0或1為更佳,以1為特
佳。即,式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-所表示之基,以式-Y21-C(=O)-O-Y22-所表示之基為特佳。其中又以式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-所表示之基為佳。該式中,a’為1~10之整數,又以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。b’為1~10之整數,又以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為更佳,以1為最佳。
Y2中之含有雜原子之2價之鍵結基,例如以至少1種之非烴基與2價之烴基組合所形成之有機基為佳。其中又以具有雜原子為氧原子之直鏈狀之基,例如以含有醚鍵結或酯鍵結之基為佳,以前述式-Y21-O-Y22-、-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基為更佳,以前述式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-或-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基為佳。
Y2,於上述之中,又以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,或含有雜原子之2價之鍵結基為佳,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、前述式-Y21-O-Y22-所表示之基、前述式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-所表示之基,或前述式-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基為最佳。
結構單位(a11),更具體而言,例如下述通式(a1-1)~(a1-4)所表示之結構單位等。
式中,X’與前述三級烷基酯型酸解離性基為相同之內容。
R1’、R2’、n、Y,分別與上述之「縮醛型酸解離性基」之說明中所列舉之通式(p1)中之R1’、R2’、n、Y為相同之內容。
Y2,與上述通式(a1-0-2)中之Y2為相同之內容。
以下為上述通式(a1-1)~(a1-4)所表示之結構單位之具體例。
以下各式中,Rα表示氫原子、甲基或三氟甲基。
本發明中,結構單位(a11),以由下述通式(a1-0-11)所表示之結構單位、下述通式(a1-0-12)所表示之結構單位、下述通式(a1-0-13)所表示之結構單位及下述通式(a1-0-2)所表示之結構單位所成群所選出之至少1種為佳。其中又以由式(a1-0-11)所表示之結構單位、下述通式(a1-0-12)所表示之結構單位及下述通式(a1-0-2)所表示之結構單位所成群所選出之至少1種為佳。
各式中,R、Y2、X2之說明與前述為相同之內容。
式(a1-0-11)中,R21之烷基,例如與前述式(1-1)~(1-9)中之R14之烷基為相同之內容,又以甲基、乙基或異丙基為佳。
R22,與該R22鍵結之碳原子共同形成之脂肪族單環式基,與前述三級烷基酯型酸解離性基中所列舉之脂肪族環式基中的單環式基之內容為相同之內容。具體而言,例如由單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。該單環鏈烷以3~11員環為佳,以3~8員環為較佳,以4~6員環為更佳,以5或6員環為特佳。
該單環鏈烷中,構成環之碳原子的一部份可被醚基
(-O-)取代亦可、未被取代亦可。
又,該單環鏈烷,可具有作為取代基之碳數1~5之烷基、氟原子或碳數1~5之氟化烷基。
構成該脂肪族單環式基之R22,例如,碳原子間可介有醚基(-O-)之直鏈狀之伸烷基等。
式(a1-0-11)所表示之結構單位之具體例如,前述式(a1-1-16)~(a1-1-23)、(a1-1-27)、(a1-1-31)所表示之結構單位等。該些之中,又以包括式(a1-1-16)~(a1-1-17)、(a1-1-20)~(a1-1-23)、(a1-1-27)、(a1-1-31)所表示之結構單位的下述(a1-1-02)所表示之結構單位為佳。又,下述(a1-1-02’)所表示之單位亦為佳。
各式中,h以1或2為佳。
式(a1-0-12)中,R23之支鏈狀之烷基,例如與前述
式(1-1)~(1-9)中之R14之烷基所列舉之支鏈狀烷基為相同之內容,又以異丙基為最佳。
R24,與該R24鍵結之碳原子共同形成之脂肪族多環式基,為與前述三級烷基酯型酸解離性基中所列舉之脂肪族環式基的多環式基之內容為相同之內容。
式(a1-0-12)所表示之結構單位之具體例如,前述式(a1-1-26)、(a1-1-28)~(a1-1-30)所表示之結構單位等。
式(a1-0-12)所表示之結構單位,以R24,與該R24鍵結之碳原子共同形成之脂肪族多環式基為2-金剛烷基者為佳,特別是以前述式(a1-1-26)所表示之結構單位為佳。
式(a1-0-13)中,R及R24分別與前述為相同之內容。
R25之直鏈狀之烷基,例如與前述式(1-1)~(1-9)中之R14之烷基所列舉之直鏈狀烷基為相同之內容,又以甲基或乙基為最佳。
式(a1-0-13)所表示之結構單位,具體而言,例如前述通式(a1-1)之具體例所例示之式(a1-1-1)~(a1-1-3)、(a1-1-7)~(a1-1-15)所表示之結構單位等。
式(a1-0-13)所表示之結構單位,以R24,與該R24鍵結之碳原子共同形成之脂肪族多環式基為2-金剛烷基者為佳,特別是以前述式(a1-1-1)或(a1-1-2)所表示之結構單位為佳。
式(a1-0-2)所表示之結構單位,例如前述式(a1-3)或(a1-4)所表示之結構單位等,特別是以式(a1-3)所表示之結構單位為佳。
式(a1-0-2)所表示之結構單位,特別是以式中之Y2為前述式-Y21-O-Y22-所表示之基、前述式-[Y21-C(=O)-O]m’-Y22-所表示之基,或前述式-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基者為佳。
該結構單位中,較佳之內容例如,下述通式(a1-3-01)所表示之結構單位;下述通式(a1-3-02)所表示之結構單位;下述通式(a1-3-03)所表示之結構單位等。
式(a1-3-01)~(a1-3-02)中,R13以氫原子為佳。
R14,與前述式(1-1)~(1-9)中之R14為相同之內容。
y,以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為最佳。
n’,以1或2為佳,以2為最佳。
式(a1-3-01)所表示之結構單位之具體例如,前述式(a1-3-25)~(a1-3-26)所表示之結構單位等。
式(a1-3-02)所表示之結構單位之具體例如,前述式(a1-3-27)~(a1-3-28)所表示之結構單位等。
式(a1-3-03)中,Y2’、Y2”中之2價之鍵結基,與前述通式(a1-3)中之Y2為相同之內容。
Y2’,以可具有取代基2價之烴基為佳,以直鏈狀之脂肪族烴基為較佳,以直鏈狀之伸烷基為更佳。其中又以碳數1~5之直鏈狀之伸烷基為佳,以伸甲基、伸乙基為最佳。
Y2”,以可具有取代基2價之烴基為佳,以直鏈狀之脂肪族烴基為較佳,以直鏈狀之伸烷基為更佳。其中又以碳數1~5之直鏈狀之伸烷基為佳,以伸甲基、伸乙基為最佳。
X’中之酸解離性基,例如與前述為相同之內容,又以三級烷基酯型酸解離性基為佳,以上述(i)1價之脂肪族環式基的環骨架上,與該酸解離性基鄰接之原子鍵結的碳原子上鍵結取代基而形成三級碳原子之基為更佳,其中又以前述通式(1-1)所表示之基為佳。
w為0~3之整數,w以0~2之整數為佳,以0或1為更佳,以1為最佳。
式(a1-3-03)所表示之結構單位,以下述通式(a1-3-03-1)或(a1-3-03-2)所表示之結構單位為佳,其中又以式(a1-3-03-1)所表示之結構單位為佳。
式(a1-3-03-1)~(a1-3-03-2)中,a’,以1~8之整數為佳,以1~5之整數為較佳,以1或2為特佳。
b’,以1~8之整數為佳,以1~5之整數為佳,以1或2為特佳。
t以1~3之整數為佳,以1或2為特佳。
式(a1-3-03-1)或(a1-3-03-2)所表示之結構單位之具體例如,前述式(a1-3-29)~(a1-3-32)所表示之結構單位等。
結構單位(a12)為,α位之碳原子所鍵結之氫原子
可被取代基所取代,苯環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之羥基苯乙烯所衍生之結構單位之羥基的氫原子被含有酸解離性基或酸解離性基之取代基取代所得之結構單位。
「α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之羥基苯乙烯」,與前述「苯乙烯或其衍生物」之說明所列舉之(α取代)羥基苯乙烯為相同之內容。
結構單位(a12)中,取代羥基之氫原子的酸解離性基,例如與前述為相同之內容,又以三級烷基酯型酸解離性基或縮醛型酸解離性基為佳,以縮醛型酸解離性基為更佳。
含有酸解離性基之取代基,例如由酸解離性基與2價之鍵結基所構成之基等。2價之鍵結基,與前述式(a1-0-2)中之Y2之說明所列舉之2價之鍵結基為相同之內容。
2價之鍵結基,特別是酸解離性基側之末端結構為羰氧基之基為佳。該情形中,該羰氧基之氧原子(-O-)上以鍵結酸解離性基為佳。
含有酸解離性基之取代基,例如以R11’-O-C(=O)-所表示之基、R11’-O-C(=O)-R12’-所表示之基為佳。式中,R11’為酸解離性基,R12’為直鏈狀或支鏈狀之伸烷基。
R11’中之酸解離性基,以三級烷基酯型酸解離性基或縮醛型酸解離性基為佳,以三級烷基酯型酸解離性基為更佳。
R11’中之三級烷基酯型酸解離性基之較佳例示,例如前述-C(R71)(R72)(R73)所表示之脂肪族支鏈狀酸解離性基、式(1-1)~(1-9)所表示之基、式(2-1)~(2-6)所表示之基等。
R12’中之伸烷基,例如,伸甲基、伸乙基、伸三甲基、伸四甲基、1,1-二甲基乙烯基等。R12’,以直鏈狀之伸烷基為佳。
結構單位(a12),具體而言,例如前述「苯乙烯或其衍生物所衍生之結構單位」之說明所列舉之通式(III)中之p為1~3之整數(較佳為1),Xc為酸解離性基或含有酸解離性基之取代基等。
結構單位(a13)為,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之乙烯基(羥基萘)所衍生之結構單位之羥基的氫原子被含有酸解離性基或酸解離性基之取代基取代所得之結構單位。
「α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之乙烯基(羥基萘)」,與前述「乙烯萘或其衍生物」之說明所列舉之(α取代)乙烯基(羥基萘)為相同之內容。
結構單位(a13)中,取代羥基之氫原子的酸解離性基、含有酸解離性基之取代基,例如分別與前述結構單位
(a12)之說明所列舉之內容為相同之內容。
結構單位(a13),具體而言,例如前述「乙烯萘或其衍生物所衍生之結構單位」之說明所列舉之通式(IV)中之x為1~3之整數(較佳為1),Xd為酸解離性基或含有酸解離性基之取代基等。
(A1)成份所含有之結構單位(a1),可為1種或2種以上皆可。
(A1)成份中,結構單位(a1)之比例,相對於構成(A1)成份之全結構單位,以15~70莫耳%為佳,以15~60莫耳%為較佳,以20~55莫耳%為更佳。於下限值以上時,作為光阻組成物之際,容易得到圖型,亦可提高感度、解析性、圖型形狀等微影蝕刻特性。又,於上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
(A1)成份,除結構單位(a0)以外,或結構單位(a0)及(a1)以外,以再具有α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有含-SO2-之環式基的結構單位(以下,亦稱為結構單位(a2S)),及α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含內酯之環式基或環狀碳酸酯骨架之結構單位(以下,亦稱為結構單位(a2L))所成群所選出之至少1種的結構單位(a2)者為佳。
結構單位(a2)之含-SO2-之環式基、含內酯環式基或碳酸酯骨架之環式基,於(A1)成份使用於形成光阻膜之情形中,就提高光阻膜對基板之密著性等觀點為有效者。又,就具有提高與鹼顯影液等含有水之顯影液之親和性等觀點,於鹼顯影製程中亦為有效者。
又,前述結構單位(a0)或(a1)於其結構中含有含-SO2-之環式基、含有含內酯之環式基或環狀碳酸酯骨架者之情形,該結構單位雖可相當於結構單位(a2),但該些結構單位於結構單位(a0)或(a1)中為相當於上述單位,但於結構單位(a2)中則不相當於上述單位。
結構單位(a2S)為含有含-SO2-之環式基的(α取代)丙烯酸酯所衍生之結構單位。
含-SO2-之環式基,如上所述般,為表示其環骨架中含有含-SO2-之環的環式基,具體而言,為-SO2-中之硫原子(S)形成為環式基的環骨架之一部份的環式基。其環骨架中,以含-SO2-之環作為一個單位之方式計數,僅為該環之情形為單環式基,再含有其他之環結構的情形,無論其結構為何,皆稱為多環式基。含-SO2-之環式基,可為單環式亦可,多環式亦可。
含-SO2-之環式基,特別是其環骨架中含有-O-SO2-之環式基,即以含有-O-SO2-中之-O-S-形成為環骨架之一部份之磺內酯(sultone)環之環式基為佳。
含-SO2-之環式基,其碳數以3~30為佳,以4~20為較佳,以4~15為更佳,以4~12為特佳。其中,該碳數為構成環骨架之碳原子的數目,為不包含取代基中之碳數者。
含-SO2-之環式基,可為含-SO2-之脂肪族環式基亦可,含-SO2-之芳香族環式基亦可。較佳為含有-SO2-之脂肪族環式基。
含-SO2-之脂肪族環式基,例如構成其環骨架之碳原子的一部份被-SO2-或-O-SO2-所取代之脂肪族烴環再去除至少1個氫原子所得之基等。更具體而言,例如構成其環骨架之-CH2-被-SO2-所取代之脂肪族烴環再去除至少1個氫原子所得之基、構成其環的-CH2-CH2-被-O-SO2-所取代之脂肪族烴環再去除至少1個氫原子所得之基等。
該脂環式烴基,其碳數以3~20為佳,以3~12為更佳。
該脂環式烴基,可為多環式亦可,單環式亦可。單環式之脂環式烴基,以碳數3~6之單環鏈烷再去除2個氫原子所得之基為佳,該單環鏈烷例如環戊烷、環己烷等例示。多環式之脂環式烴基,以碳數7~12之多環鏈烷去除2個氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
含-SO2-之環式基,可具有取代基。該取代基,例如烷基、烷氧基、鹵素原子、羥基、酮基(=O)、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、-C(=O)-R80[R80為烷基]、-COOR81
[R81為氫原子或烷基]、-OC(=O)R81[R81為氫原子或烷基]、氰基、胺基、醯胺基、硝基、硫原子、磺醯基(SO2)等。
作為前述取代基之烷基,以可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,或該些之組合亦可。其碳數以1~30為佳。
該烷基為直鏈狀或支鏈狀之情形,其碳數以1~20為佳,以1~17為較佳,以1~15為更佳,以1~10為特佳。具體而言,其與後述脂肪族烴基所例示之直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基之具體例為相同之內容。該些之中,又以碳數1~6之烷基為佳,具體而言,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基等。該些之中,又以甲基或乙基為佳,以甲基為特佳。
該烷基為環狀之情形(為環烷基之情形),其碳數以3~30為佳,以3~20為較佳,以3~15為更佳,以碳數4~12為特佳,以碳數5~10為最佳。該烷基為單環式亦可,多環式亦可。具體而言,例如由單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基,或,由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。前述單環鏈烷,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。又,前述多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。該些環烷基為,該環所鍵結之氫原子的一部份或全部可被氟原子、氟化烷基等取代基
所取代,或未被取代皆可。
作為前述取代基之烷氧基,以前述取代基之烷基所列舉之烷基鍵結氧原子(-O-)所得之基等。
作為前述取代基之鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為前述取代基之鹵化烷基,例如前述取代基之烷基所列舉的烷基中之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。該鹵化烷基以氟化烷基為佳,特別是以全氟烷基為佳。
前述取代基之鹵化烷氧基,例如前述取代基之烷氧基所列舉之烷氧基之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。該鹵化烷氧基,以氟化烷氧基為佳。
作為前述取代基之羥烷基,例如前述取代基之烷基所列舉之烷基中之至少1個氫原子被羥基所取代之基等。羥烷基所具有之羥基之數,以1~3為佳,以1為最佳。
前述取代基之-C(=O)-R80、-COOR81、-OC(=O)R81中,R80、R81中之烷基,前述取代基之烷基所列舉之烷基為相同之內容。
含-SO2-之環式基所具有之取代基,於上述之中,又以烷基、烷氧基、鹵素原子、羥基、酮基(=O)、鹵化烷基、羥烷基、-COOR81、-OC(=O)R81、氰基等為佳。
含-SO2-之環式基,更具體而言,例如下述通式(3-1)~(3-4)所表示之基等。
前述通式(3-1)~(3-4)中,A’為可含有氧原子(-O-)或硫原子(-S-)之碳數1~5之伸烷基、氧原子或硫原子。
A’中之碳數1~5之伸烷基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳,例如伸甲基、伸乙基、n-伸丙基、異伸丙基等。
該伸烷基含有氧原子或硫原子之情形,其具體例如,前述伸烷基之末端或碳原子間介有-O-或-S-所得之基等,例如-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-等。
A’,以碳數1~5之伸烷基或-O-為佳,以碳數1~5之伸烷基為更佳,以伸甲基為最佳。
z可為0~2之任意數,以0為最佳。
z為2之情形,複數之R8可分別為相同亦可、相異亦可。
R8中之烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥烷基、-COOR81、-OC(=O)R81,分別與前述中,可具有含-SO2-之環式基的取代基所列舉之烷基、烷氧基、鹵化烷基、-COOR81、-OC(=O)R81、羥烷基為相同之內容。
以下為前述通式(3-1)~(3-4)所表示之具體的環式基之例示。又,各式中之「Ac」分別表示乙醯基。
含-SO2-之環式基,於上述之中,又以前述通式(3-1)所表示之基為佳,以使用由前述化學式(3-1-1)、(3-1-18)、(3-3-1)及(3-4-1)之任一者所表示之基所成群所選出之至少一種為更佳,以前述化學式(3-1-1)所表示之基為最佳。
結構單位(a2S)之例,更具體而言,例如下述通式
(a2-6)所表示之結構單位等。
式(a2-6)中,R與前述結構單位(a1)之說明所列舉之通式(a1-0-1)或(a1-0-2)中之R為相同之內容。
RS與前述所列舉之含有-SO2-之環式基為相同之內容。
R29,可為單鍵、2價之鍵結基之任一者。就使本發明之效果更為優良之觀點,以2價之鍵結基為佳。
R29中之2價之鍵結基,並未有特別限定,例如,與前述結構單位(a1)之說明中之通式(a1-0-2)中之Y2中之2價之鍵結基所列舉之內容為相同之內容。
R29中之2價之鍵結基,特別是以伸烷基,或含有酯鍵結(-C(=O)-O-)者為佳。
該伸烷基以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳。具體而言,為與前述Y2中,被列舉作為脂肪族烴基之直鏈狀之伸
烷基、支鏈狀之伸烷基為相同之內容。
含有酯鍵結之2價之鍵結基,特別是通式:-L4-C(=O)-O-[式中,L4為2價之鍵結基]所表示之基為佳。即,結構單位(a2S)以下述通式(a2-6-1)所表示之結構單位為佳。
[式中,R及RS各別與前述為相同之內容;L4為2價之鍵結基]
L4,並未有特別限定,例如,與前述結構單位(a1)之說明中之通式(a1-0-2)中之Y2中之2價之鍵結基所列舉之內容為相同之內容。
L4之2價之鍵結基,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、2價之脂環式烴基,或含有雜原子之2價之鍵結基為佳。
該直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、2價之脂環式烴基、含有雜原子之2價之鍵結基,例如分別與前述通式(a1-0-2)中之Y2之說明的較佳例示中所列舉之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、2價之脂環式烴基、含有雜原子之2價之鍵結
基為相同之內容。
上述之中,又以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,或含有作為雜原子之氧原子的2價之鍵結基為佳。
L4中之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,其碳數以1~10為佳,以1~8為更佳,以1~5為最佳。直鏈狀之伸烷基,以伸甲基或乙烯基為佳,以伸甲基為特佳。支鏈狀之伸烷基,以烷基伸甲基或烷基伸乙基為佳,-CH(CH3)-、-C(CH2)2-或-C(CH3)2CH2-為特佳。
含有氧原子之2價之鍵結基,以含有醚鍵結或酯鍵結之2價之鍵結基為佳,前述通式(a1-0-2)中之Y2之說明所列舉之通式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-C(=O)-Y22-或-[Y21-C(=O)-O]m-Y22-所表示之基為更佳。其中又以式-Y21-O-C(=O)-Y22-所表示之基為佳,以-(CH2)c-C(=O)-O-(CH2)d-所表示之基為特佳。c為1~5之整數,又以1或2為佳。d為1~5之整數,又以1或2為佳。
結構單位(a2S),特別是以下述通式(a2-6-11)或(a2-6-12)所表示之結構單位為佳,式(a2-6-12)所表示之結構單位為更佳。
式(a2-6-11)中,A’以伸甲基、氧原子(-O-)或硫原子(-S-)為佳。
式(a2-6-12)中,L4,以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,或含有氧原子之2價之鍵結基為佳。L4中之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、含有氧原子之2價之鍵結基,分別與前述所列舉之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、含有氧原子之2價之鍵結基為相同之內容。
式(a2-6-12)所表示之結構單位,特別是以下述通式(a2-6-12a)或(a2-6-12b)所表示之結構單位為佳。
結構單位(a2L)為含有含內酯之環式基或環狀碳酸酯骨架的(α取代)丙烯酸酯所衍生之結構單位。
含內酯之環式基,如上所述般,為表示含有含-O-C(O)-結構之環(內酯環)的環式基。以內酯環作為一個單位之方式計數,僅含有內酯環之情形為單環式基,再含有其他之環結構的情形,無論其結構為何,皆稱為多環式基。
環狀碳酸酯骨架為表示含有含-O-C(O)-O-結構作為一個之環的環式基(含有碳酸酯骨架之環式基)之意。以該環作為一個單位之方式計數,僅為該環之情形為單環式基
,再含有其他之環結構的情形,無論其結構為何,皆稱為多環式基。
結構單位(a2L)中之內酯環式基,並未有特別限定,而可使用任意之成份。具體而言,含內酯之單環式基,例如4~6員環內酯去除1個氫原子所得之基,例如由β-丙內酯去除1個氫原子所得之基、由γ-丁內酯去除1個氫原子所得之基、由δ-戊內酯去除1個氫原子所得之基等。又,含內酯之多環式基,例如,由具有內酯環之二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷去除1個氫原子所得之基等。
內酯環式基,可具有取代基。該取代基,例如烷基、烷氧基、鹵素原子、羥基、酮基(=O)、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、-C(=O)-R80[R80為烷基]、-COOR81[R81為氫原子或烷基]、-OC(=O)R81[R81為氫原子或烷基]、氰基、胺基、醯胺基、硝基、硫原子、磺醯基(SO2)等。
該些之中,烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、-C(=O)-R80、-COOR81、-OC(=O)R81,分別與前述含-SO2-之環式基所可具有之取代基所列舉之內容為相同之內容。
內酯環式基所具有之取代基,特別是以碳數1~5之烷基、碳數1~5之烷氧基或-COOR”[R”為氫原子或烷基]為佳。該烷基、烷氧基、-COOR”分別與以下所示通式(a2-1)~(a2-5)中之R’之說明所列舉之烷基、烷氧基、-COOR”為相同之內容。
含有含內酯之環式基的結構單位(a2L)之例,例如
,前述通式(a2-6)中之RS被含內酯之環式基所取代者等,更具體而言,例如下述通式(a2-1)~(a2-5)所表示之結構單位等。
通式(a2-1)~(a2-5)中之R,與前述結構單位(a1)之說明所列舉之通式(a1-0-1)或(a1-0-2)中之R為相同之內容。
R’之碳數1~5之烷基,例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等。
R’之碳數1~5之烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基等。
R’,於考慮工業上取得之容易性等時,以氫原子為佳。
R”中之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者。
R”為直鏈狀或支鏈狀之烷基之情形,以碳數1~10為佳,以碳數1~5為更佳。
R”為環狀之烷基之情形,以碳數3~15為佳,以碳數4~12為更佳,以碳數5~10為最佳。具體而言,例如可被氟原子或氟化烷基取代亦可、未被取代亦可之單環鏈烷;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。具體而言,例如由環戊烷、環己烷等單環鏈烷,或由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。
A”以碳數1~5之伸烷基、氧原子(-O-)或硫原子(-S-)為佳,以碳數1~5之伸烷基或-O-為更佳。碳數1~5之伸烷基,以伸甲基或二甲基伸甲基為更佳,以伸甲
基為最佳。
R29,與前述通式(a2-6)中之R29為相同之內容。
式(a2-1)中,s”為1~2為佳。
以下為前述通式(a2-1)~(a2-5)所表示之結構單位之具體例示。以下各式中,Rα,分別表示氫原子、甲基或三氟甲基。
結構單位(a2L)中之含有碳酸酯骨架之環式基,例如取代含有碳酸酯骨架之環式基、構成含有碳酸酯骨架之環式基的碳原子所鍵結之氫原子的一部份或全部之基等。取代該氫原子之取代基,例如烷基、羥烷基等。
含有含碳酸酯骨架之環式基的結構單位(a2L)之最佳例示例如,下述式(a2-7)所表示之結構單位等。
式中,R29’之2價之鍵結基,與前述通式(a2-6)中之R29中之2價之鍵結基為相同之內容。該些之中,又以伸甲基為佳。
s'''較佳為1。
(A1)成份所具有之結構單位(a2),可為1種或2種以上皆可。例如結構單位(a2),可僅使用結構單位(a2S)、僅使用結構單位(a2L),或將該些合併使用亦可。又,結構單位(a2S)或結構單位(a2L),可單獨使用1種亦可,或將2種以上組合使用亦可。
結構單位(a2),以由前述通式(a2-1)~(a2-6)所表示之結構單位所成群所選出之至少1種為佳,以由通式(a2-1)~(a2-3)、(a2-6)所表示之結構單位所成群所選出之至少1種為更佳。其中,又以由化學式(a2-1-1)、(a2-2-1)、(a2-2-7)、(a2-3-1)、(a2-3-5)或(a2-6-1)所表示之結構單位所成群所選出之至少1種為佳。
(A1)成份中之結構單位(a2)之比例,相對於構成(A1)成份之全結構單位之合計,以5~80莫耳%為佳,以10~60莫耳%為佳,以15~50莫耳%為更佳。結構單位(a2)之含量於下限值以上時,可得到充分之效果,於上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
(A1)成份,除結構單位(a0)及(a1)以外,或結構單位(a0)、(a1)及(a2)以外,可再具有含有含極性基之烴基的結構單位(a3)。(A1)成份具有結構單位(a3)時,可再向上提升曝光後之(A1)成份的極性。極性之提高,特別是於鹼顯影製程之情形中,可提高解析性等。
又,前述結構單位(a0)、(a1)或(a2),於其結構中含有含極性基之烴基時,該結構單位亦相當於結構單位(a3),於該些結構單位相當於結構單位(a0)、(a1)或(a2)時,則不相當於結構單位(a3)。
含極性基之烴基為,鍵結極性基之烴基。
結構單位(a3)中之較佳之極性基例如,羥基、氰基、羧基、羥烷基、羥烷基氧基、氟化醇基(碳原子所鍵結之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之羥烷基)等。
羥烷基、羥烷基氧基、氟化醇基之碳骨架,可為直鏈狀或支鏈狀或環狀皆可,或該些之組合亦可。直鏈狀或支鏈狀之情形,該碳骨架之碳數為1~12為佳,具體而言,例如與後述直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為相同之內容。環狀之情形,該碳骨架之碳數以3~30為佳,具體而言,例如與後述環狀之脂肪族烴基為相同之內容。
極性基,於上述之中,又以羥基為佳。
結構單位(a3)中,鍵結於烴基之極性基之數目,並未有特別限定,又以1~3個為佳,以1個為最佳。
前述極性基所鍵結之烴基可為脂肪族烴基亦可,芳香
族烴基亦可。
含有極性基之脂肪族烴基中,極性基所鍵結之脂肪族烴基,可為飽和者亦可,不飽和者亦可,又以飽和為佳。
該脂肪族烴基,更具體而言,例如直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基、結構中含有環之脂肪族烴基等。
該直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,其碳數以1~12為佳,以1~10為較佳,以1~8為更佳,以1~6為最佳。
直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,以直鏈狀或支鏈狀之烷基為佳。
該直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基中,氫原子之一部份或全部,可被前述極性基以外之取代基所取代。該取代基例如,被氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。又,該直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基,為碳原子間可介有含有雜原子之2價之基。該「含有雜原子之2價之基」,與前述結構單位(a1)之說明中,通式(a1-0-2)中之Y2所列舉之「含有雜原子之2價之鍵結基」為相同之內容。
前述結構中含有環之脂肪族烴基,例如,環狀之脂肪族烴基、該環狀之脂肪族烴基鍵結於前述鏈狀之脂肪族烴基之末端或介於鏈狀之脂肪族烴基之中途之基等。
該環狀之脂肪族烴基,其碳數以3~30為佳。又,該環狀之脂肪族烴基,可為多環式亦可,單環式亦可,又以多環式為佳。
該環狀之脂肪族烴基,具體而言,例如可由ArF準分
子雷射用光阻組成物用之樹脂中,被多數提案之內容中適當地選擇使用。例如單環式之脂肪族烴基,以由碳數3~20之單環鏈烷去除2個以上之氫原子所得之基為佳,該單環鏈烷例如環戊烷、環己烷等例示。多環式之脂肪族烴基,以由碳數7~30之多環鏈烷去除2個以上之氫原子所得之基為佳,該多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
該環狀之脂肪族烴基中,氫原子之一部份或全部,可被前述極性基以外之取代基所取代。該取代基例如,碳數1~5之烷基、氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基、酮基(=O)等。
含有極性基之芳香族烴基中,極性基所鍵結之芳香族烴基,例如,由苯基、聯苯基(biphenyl)、茀基(fluorenyl)、萘基、蒽基(anthryl)、菲基等1價之芳香族烴基之芳香族烴之核再去除1個氫原子所得之2價之芳香族烴基;構成該2價之芳香族烴基之環的碳原子之一部份被氧原子、硫原子、氮原子等雜原子所取代之芳香族烴基;苯甲基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等芳基烷基等,且,由該芳香族烴之核再去除1個氫原子所得之芳香族烴基;等。
芳香族烴基中,其氫原子之一部份或全部,可被前述極性基以外之取代基所取代。該取代基例如,碳數1~5之烷基、氟原子、氟原子所取代之碳數1~5之氟化烷基
、酮基(=O)等。
結構單位(a3),更具體而言,例如,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有含極性基之烴基的結構單位(a31);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之羥基苯乙烯所衍生之結構單位(a32);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環所鍵結之氫原子,可被羥基以外之取代基所取代之乙烯基(羥基萘)所衍生之結構單位(a33)等。
該些之中,結構單位(a32),例如前述「苯乙烯或其衍生物所衍生之結構單位」之說明所列舉之通式(III)中之p為1~3之整數(較佳為1),Xc為氫原子,或含有極性基之烴基等。
結構單位(a33),例如前述「乙烯萘或其衍生物所衍生之結構單位」之說明所列舉之通式(IV)中之x為1~3之整數(較佳為1),Xd為氫原子,或含有極性基之烴基等。
結構單位(a3),於上述之中,又以結構單位(a31)為佳。
結構單位(a31)之較佳具體例如以下所示。
式(a3-1)中,j以1或2為佳,以1為更佳。j為1之情形中,以羥基鍵結於金剛烷基之3位者為佳。
j為2之情形,以羥基鍵結於金剛烷基之3位與5位者為佳。
式(a3-2)中,k以1為佳。氰基以鍵結於降莰烷基之5位或6位者為佳。
式(a3-3)中,t’以1為佳。l以1為佳。s以1為佳。該些之中,又以丙烯酸之羧基的末端,鍵結2-降莰烷基或3-降莰烷基者為佳。氟化烷醇,以鍵結於降莰烷基之5或6位者為佳。
式(a3-4)中,q以1或2為佳,以1為更佳。q為2之情形,以氰基鍵結於金剛烷基之3位與5位者為佳。q為1之情形,以氰基鍵結於金剛烷基之3位者為佳。
式(a3-8)中,r”以1或2為佳,以1為更佳。
式(a3-9)中,v”以1或2為佳,以1為更佳。
式(a3-10)中,w”以1或2為佳,以1為更佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a3),可為1種或2種以上皆可。
含有結構單位(a3)之情形,(A1)成份中之結構單位(a3)之比例,相對於構成(A1)成份之全結構單位之合計,以1~80莫耳%為佳,以5~60莫耳%為更佳,以
15~40莫耳%為最佳。於下限值以上時,含有結構單位(a3)時可得到充分之效果,於上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
(A1)成份,於未損害本發明效果之範圍,可含有上述結構單位(a0)~(a3)以外之其他結構單位。
該其他結構單位,只要未分類於上述之結構單位(a0)~(a3)的其他結構單位者,則並未有特別限定,其可使用ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等光阻用樹脂所使用之以往之多數成份。
該其他結構單位,例如,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸酯所衍生之結構單位,且含有非酸解離性之環式基的結構單位(a4);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環鍵結之氫原子可被非極性基所取代之苯乙烯所衍生之結構單位(a5);α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環鍵結之氫原子可被非極性基所取代之乙烯萘所衍生之結構單位(a6)等。具有至少結構單位(a4)~(a6)中之任一種時,可提高所形成之光阻圖型的乾蝕刻耐性。又,可提高(A1)成份之疏水性。疏水性之提高,特別是有機溶劑顯影之情形,可提高解析性、光阻圖型形狀等。
結構單位(a4)中之「非酸解離性之環式基」,於經由曝光而由(B)成份產生酸之際,即使受到該酸之作用
,也不會產生解離,而以原狀殘留於該結構單位中之環式基。該環式基例如,非酸解離性之脂肪族多環式基、上述結構單位(a1)中之式(2-1)~(2-6)之R15或R16之至少一個為氫原子之基、上述結構單位(a1)中之式(3)之R15或R16之至少一個為氫原子之基等。
非酸解離性之脂肪族多環式基,例如,與該脂肪族多環式基所鄰接之原子(例如-C(=O)-O-中之-O-)鍵結之碳原子上,未鍵結取代基(氫原子以外的原子或基)之1價之脂肪族多環式基等。該脂肪族環式基,只要為非酸解離性時,並未有特別之限定,其可使用以往已知之ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等光阻組成物之樹脂成份所使用之多數結構單位。該脂肪族環式基,可為飽和者亦可,不飽和者亦可,又以飽和為佳。
具體而言,例如由前述結構單位(a1)中之脂肪族環式基的說明所列舉之單環鏈烷、多環鏈烷等環鏈烷去除1個氫原子所得之基等。
脂肪族環式基,可為單環式亦可,多環式亦可,就提升上述效果時,以多環式為佳。特別是2~4環式者為佳,其中又以由三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基、異莰烷基及降莰烷基所選出之至少1種,就工業上容易取得等觀點而為較佳。
非酸解離性之脂肪族環式基之具體例,例如,與該脂肪族環式基所鄰接之原子(例如-C(=O)-O-中之-O-)鍵結
之碳原子上,未鍵結取代基(氫原子以外的原子或基)之1價之脂肪族環式基等。具體而言,例如前述結構單位(a1)之說明所列舉之式(1-1)~(1-9)所表示之基中之R14被氫原子所取代之基;僅由構成環骨架之碳原子所形成之具有三級碳原子之環鏈烷之前述三級碳原子去除氫原子所得之基;等。
該脂肪族環式基中,可鍵結取代基。該取代基,例如,碳數1~5之烷基、氟原子、氟化烷基等。
結構單位(a4),例如前述結構單位(a1)中之酸解離性基被非酸解離性之脂肪族多環式基所取代之結構單位、前述通式(a1-0-1)中之X1被非酸解離性之脂肪族多環式基所取代之結構單位,即以下述通式(a4-0)所表示之結構單位為佳,特別是以下述通式(a4-1)~(a4-5)所表示之結構單位為佳。
(A1)成份所具有之結構單位(a4),可為1種或2種以上。
含有結構單位(a4)之情形,(A1)成份中之結構單位(a4)之比例,相對於構成(A1)成份之全結構單位之合計,以1~30莫耳%為佳,以1~20莫耳%為更佳,以5~20莫耳%為最佳。於下限值以上時,含有結構單位(a4)時,可得到充分之效果,於上限值以下時,可取得與其他結構單位之平衡。
結構單位(a5)中,「α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,苯環鍵結之氫原子可被非極性基所取代之苯乙烯」,與前述「苯乙烯或其衍生物」之說明所列舉之(α取代)苯乙烯為相同之內容等(惟,苯環鍵結之氫原子被極性基所取代者除外)。
非極性基,只要為前述結構單位(a3)所列舉之不相
當於極性基者時,並未有特別限定,例如鹵素原子、碳數1~5之烷基、碳數1~5之鹵化烷基等。鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為特佳。
結構單位(a5),具體而言,例如前述「苯乙烯或其衍生物所衍生之結構單位」之說明所列舉之通式(III)中之p為0,q為0~5之內容等。
結構單位(a6)中,「α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代,萘環鍵結之氫原子可被非極性基所取代之乙烯萘」,例如前述「乙烯萘或其衍生物」之說明所列舉之(α取代)乙烯萘為相同之內容等(惟,萘環鍵結之氫原子被極性基所取代者除外)。
非極性基,與結構單位(a5)所列舉之內容為相同之內容。
結構單位(a6),具體而言,例如前述「乙烯萘或其衍生物所衍生之結構單位」之說明所列舉之通式(IV)中之x為0,y+z為0~7之內容等。
本發明中,(A1)成份,以具有結構單位(a0)及(a1)之共聚物為佳,以具有結構單位(a0)、(a1)及(a2)之共聚物為更佳。
具有結構單位(a0)及(a1)之共聚物,例如,由結構單位(a0)及(a1)所構成之共聚物;由結構單位(a0)、(a1)及(a2)所構成之共聚物;由結構單位(a0)
、(a1)及(a3)所構成之共聚物;由結構單位(a0)、(a1)、(a2)及(a3)所構成之共聚物;由結構單位(a0)、(a1)、(a2)及(a4)所構成之共聚物;由結構單位(a0)、(a1)、(a2)、(a3)及(a4)所構成之共聚物等例示。
(A1)成份之質量平均分子量(Mw)(凝膠滲透色層分析法(GPC)之聚苯乙烯換算基準),並未有特別限定,一般以1000~50000為佳,以1500~30000為更佳,以2000~20000為最佳。於此範圍之上限值以下時,作為光阻使用時,對光阻溶劑可得到充分之溶解性,於此範圍之下限值以上時,可得到良好之耐乾蝕刻性或光阻圖型之截面形狀。
分散度(Mw/Mn),並未有特別限定,一般以1.0~5.0為佳,以1.0~3.0為更佳,以1.0~2.5為最佳。又,Mn表示數平均分子量。
(A1)成份,為將衍生各結構單位之單體,使用例如偶氮二異丁腈(AIBN)等自由基聚合起始劑,依公知之自由基聚合等方法進行聚合而可製得。
又,(A1)成份中,於上述聚合之際,可併用例如HS-CH2-CH2-CH2-C(CF3)2-OH等鏈移轉劑之方式,於末端導入-C(CF3)2-OH基亦可。如此,於導入烷基中之氫原子的一部份被氟原子所取代之羥烷基所得之共聚物,可有效降低顯影缺陷或降低LER(線路邊緣粗糙度:線路側壁之不均勻凹凸)。
衍生各結構單位之單體,可使用公知之方法予以合成。例如結構單位(a0)之中,對應於通式(a0-1)所表示之結構單位的單體,可依特開2008-223000號公報、WO2008/99727號、特開2009-242361號公報等所揭示之方法予以合成。公知之單體則可使用市售之成品。
(A)成份中,(A1)成份可單獨使用1種,或將2種以上合併使用亦可。
(A)成份中之(A1)成份之比例,相對於(A)成份之總質量,以25質量%以上為佳,以50質量%為較佳,以75質量%為更佳,亦可為100質量%。該比例為25質量%以上時,可提高EL等微影蝕刻特性之效果、提高降低粗糙度之效果等。
本發明之光阻組成物中,(A)成份之含量可配合所欲形成之光阻膜厚等進行調整即可。
(A)成份,於未損害本發明效果之範圍,可含有(A1)成份以外之經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(以下,亦稱為(A2)成份)。(A2)成份,可為樹脂、低分子化合物,或該些之混合物亦可。
(A2)成份,並未有特別限定,其可由以往被提案作為化學增幅型光阻組成物之基材成份之多數內容(例如ArF準分子雷射用、KrF準分子雷射用(較佳為ArF準分子雷射用)等基礎樹脂)中任意地選擇使用即可。
例如本發明之光阻組成物,於鹼顯影製程中形成負型光阻圖型、溶劑顯影製程中形成正型光阻圖型光阻組成物
之情形,(A2)成份可使用對鹼顯影液為可溶性之基材成份。
對鹼顯影液為可溶性之基材成份,通常為使用對鹼顯影液具有可溶性之樹脂(鹼可溶性樹脂)。
鹼可溶性樹脂,例如特開2000-206694號公報所揭示之具有由α-(羥烷基)丙烯酸,或α-(羥烷基)丙烯酸之烷基酯(較佳為碳數1~5之烷基酯)所選出之至少1個衍生單位之樹脂;美國專利6949325號公報所揭示之具有磺醯胺基之α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸樹脂或聚環烯烴樹脂;美國專利6949325號公報、特開2005-336452號公報、特開2006-317803號公報所揭示之含有氟化醇,α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸樹脂;特開2006-259582號公報所揭示之具有氟化醇之聚環烯烴樹脂等鹼可溶性樹脂等。
又,前述α-(羥烷基)丙烯酸,其α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代之丙烯酸,係指羧基所鍵結之α位之碳原子鍵結氫原子所得之丙烯酸,與此α位之碳原子鍵結羥烷基(較佳為碳數1~5之羥烷基)之α-羥烷基丙烯酸之一或二者之意。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成正型光阻圖型,溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之光阻組成物之情形中,可作為(A2)成份使用之樹脂,例如,具有前述結構單位(a1),再具有任意之前述結構單位(a2)~(a6)等之樹脂等。
(A2)成份,更具體而言,例如具有前述結構單位(a12)及(a32)之樹脂;具有前述結構單位(a12)、(a32)及(a5)之樹脂;具有前述結構單位(a13)及(a33)之樹脂;具有前述結構單位(a13)、(a33)及(a6)之樹脂;具有前述結構單位(a11)及(a2)之樹脂;具有前述結構單位(a11)、(a2)及(a31)之樹脂;具有前述結構單位(a11)、(a2)、(a31)及(a4)之樹脂;具有前述結構單位(a11)及(a32)之樹脂;具有前述結構單位(a11)、(a32)及(a5)之樹脂;具有前述結構單位(a11)及(a33)之樹脂;具有前述結構單位(a11)、(a33)及(a6)之樹脂;等。
本發明之光阻組成物,為於鹼顯影製程中形成正型光阻圖型,溶劑顯影製程中形成負型光阻圖型之光阻組成物之情形,可作為(A2)成份使用之低分子化合物,以分子量為500以上、未達2500,且具有上述之(A1)成份之說明所例示之酸解離性基,與親水性基之低分子化合物為佳。具體而言,例如具有複數之酚骨架的化合物中之羥基的氫原子之一部份或全部被上述酸解離性基所取代者等。
該低分子化合物於作為(A2)成份時,例如,已知作為非化學增幅型之g線或i線光阻中之增感劑或,已知作為耐熱性提升劑之低分子量酚化合物之羥基的一部份氫原子被上述酸解離性基所取代者為佳,為前述化合物時,則
可任意使用。
該低分子量酚化合物,例如,雙(4-羥苯基)甲烷、雙(2,3,4-三羥苯基)甲烷、2-(4-羥苯基)-2-(4’-羥苯基)丙烷、2-(2,3,4-三羥苯基)-2-(2’,3’,4’-三羥苯基)丙烷、三(4-羥苯基)甲烷、雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)-2-羥苯基甲烷、雙(4-羥基-2,5-二甲基苯基)-2-羥苯基甲烷、雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)-3,4-二羥苯基甲烷、雙(4-羥基-2,5-二甲基苯基)-3,4-二羥苯基甲烷、雙(4-羥基-3-甲基苯基)-3,4-二羥苯基甲烷、雙(3-環己基-4-羥基-6-甲基苯基)-4-羥苯基甲烷、雙(3-環己基-4-羥基-6-甲基苯基)-3,4-二羥苯基甲烷、1-[1-(4-羥苯基)異丙基]-4-[1,1-雙(4-羥苯基)乙基]苯、酚、m-甲酚、p-甲酚或二甲酚等酚類之甲醛縮合物的2~6核體等。當然並不僅限定於該些內容。特別是具有2~6個三苯基甲烷骨架之酚化合物,以其具有優良之解析性、線路邊緣粗糙度(LWR;Line Width Roughness)等而為較佳。
酸解離性基亦未有特別限定,例如可為上述之內容等。
(B)成份為含有下述通式(b0-1)或(b0-2)所表示之化合物所形成之酸產生劑(B1)(以下,亦稱為(B1)成份)。
前述通式(b0-1)中,Q1中之碳數1~4之氟化伸烷基以直鏈狀或支鏈狀為佳,其碳數以1~3為佳,以1或2為更佳。
該氟化伸烷基,具體而言,例如-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF2CF3)-、-C(CF3)2-、-CF2CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CF(CF3)-、-C(CF3)2CF2-、-CF(CF2CF3)CF2-、-CF(CF2CF2CF3)-、-C(CF3)(CF2CF3)-;-CHF-、-CH2CF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2-、-CH(CF2CF3)-、-C(CH3)(CF3)-、-CH2CH2CH2CF2-、
-CH2CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2CH2-、-CH2CH(CF3)CH2-、-CH(CF3)CH(CF3)-、-C(CF3)2CH2-等。
Q1中之氟化伸烷基,例如特別是鄰接之硫原子所鍵結之碳原子經氟化所得之氟化伸烷基為佳。該些氟化伸烷基,例如-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2-、-CF2CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CF(CF3)-、-C(CF3)2CF2-、-CF(CF2CF3)CF2-;-CH2CF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CF2-;-CH2CH2CH2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2-等。
該些之中,又以-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-,或CH2CF2CF2-為佳;以-CF2-、-CF2CF2-或-CF2CF2CF2-為較佳;以-CF2-為特佳。
Q1中之氟化伸烷基,可具有取代基。
「氟化伸烷基具有取代基」係指,該氟化伸烷基中之氟原子或氫原子,被氟原子及氫原子以外的原子或基所取代之意。
氟化伸烷基所可具有之取代基,例如,碳數1~4之烷氧基、羥基等。
前述通式(b0-1)中,Q2為含有氧原子之2價之鍵結基。該鍵結基可含有氧原子以外之原子。氧原子以外之原子,例如碳原子、氫原子、硫原子、氮原子等。
含有氧原子之2價之鍵結基,例如,氧原子(醚鍵結;-O-)、酯鍵結(-C(=O)-O-)、醯胺鍵結(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)等非
烴系之氧原子之鍵結基;該非烴系之氧原子之鍵結基,與可具有取代基之伸烷基或氟化伸烷基之組合等。
該伸烷基或氟化伸烷基以直鏈狀或支鏈狀為佳。該伸烷基或氟化伸烷基之碳數,各自以1~12為佳,以1~5為更佳,以1~4為特佳,以1~3為特佳。
伸烷基,具體而言,例如伸甲基[-CH2-];-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等烷基伸甲基;伸乙基[-CH2CH2-];-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-等烷基伸乙基;伸三甲基(n-伸丙基)[-CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等烷基伸三甲基;伸四甲基[-CH2CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等烷基伸四甲基;伸五甲基[-CH2CH2CH2CH2CH2-]等。
氟化伸烷基,例如,前述Q2中之伸烷基之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基等,具體而言,例如-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF2CF3)-、-C(CF3)2-、-CF2CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CF(CF3)-、-C(CF3)2CF2-、-CF(CF2CF3)CF2-、-CF(CF2CF2CF3)-、-C(CF3)(CF2CF3)-、-CHF-、-CH2CF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2-、-CH(CF2CF3)-、-C(CH3)(CF3)-、-CH2CH2CH2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2CH2-
、-CH2CH(CF3)CH2-、-CH(CF3)CH(CF3)-、-C(CF3)2CH2-等。
前述伸烷基或氟化伸烷基,可具有取代基。伸烷基或氟化伸烷基為「具有取代基」,係指該伸烷基或氟化伸烷基中之氫原子或氟原子的一部份或全部,被氫原子及氟原子以外之原子或基所取代之意。
伸烷基或氟化伸烷基可具有之取代基,例如,碳數1~4之烷基、碳數1~4之烷氧基、羥基等。
前述非烴系之氧原子之鍵結基,與可具有取代基之2價之烴基之組合所形成之2價之鍵結基,例如,-R9a-O-、-R9b-O-C(=O)-、-O-C(=O)-R9c-、-O-R9d-O-C(=O)-、-O-R9e-O-C(=O)-R9f-、-R9g-O-C(=O)-R9h-、-C(=O)-O-R9i-O-C(=O)-、-C(=O)-O-R9j-O-C(=O)-R9k-、等。
各式中,R9a~R9k為各自獨立之可具有取代基之伸烷基或氟化伸烷基。R9a~R9k中之伸烷基、氟化伸烷基,分別與前述為相同之內容。R9a~R9k分別與以伸烷基為佳。
前述通式(b0-1)中,Q3,為可具有取代基碳數3~30之含環骨架之烴基。
含環骨架之烴基為,結構中含有環即可,其可僅由環狀之烴基(環式基)所構成,或由環式基,與直鏈狀或支鏈狀之烴基所形成之基亦可。環式基,可為單環式或多環式皆可,又以多環式基為佳。
含環骨架之烴基,可為芳香族烴基亦可,脂肪族烴基
亦可。
作為含環骨架之烴基的芳香族烴基,為含有芳香族環式基。
該芳香族環式基之碳數為3~30,以5~30為佳,以5~20為更佳,以6~15為更佳,以6~12為特佳。但,該碳數為不包含取代基中之碳數者。
芳香族烴基,例如可僅由芳香族環式基所形成者亦可、芳香族環式基與脂肪族烴基之組合亦可。
該芳香族烴基,具體而言,為苯基、聯苯基(biphenyl)、茀基(fluorenyl)、萘基、蒽基(anthryl)、菲基等芳基;苯甲基、苯乙基、1-萘甲基、2-萘甲基、1-萘乙基、2-萘乙基等芳基烷基;等。前述芳基烷基中之烷基鏈之碳數,以1~4為佳,以1~2為更佳,以1為特佳。
芳香族烴基,可具有取代基。例如構成該芳香族烴基所具有之芳香環的碳原子之一部份可被雜原子所取代,鍵結於該芳香族烴基所具有之芳香環的氫原子可被取代基所取代。
前者之例如,構成前述芳基之環的碳原子之一部份被氧原子、硫原子、氮原子等雜原子所取代之雜芳基;構成前述芳基烷基中之芳香族烴環的碳原子之一部份被前述雜原子所取代之雜芳基烷基等。
構成芳香族烴基所具有之芳香環的碳原子之一部份被雜原子所取代之情形,Q3中,鄰接Q2鍵結之原子以碳原
子為佳。
後者之例中,取代芳香族烴基之氫原子的取代基,例如烷基、鹵素原子、烷氧基、羥基、-C(=O)-R80[R80為烷基]、-COOR81[R81為氫原子或烷基]、-OC(=O)-R82[R82為氫原子或烷基]、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、氧原子(=O)、硫原子、磺醯基(SO2)、含有氮原子之烴基、其他含氮之取代基等。
作為該取代基之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,或該些之組合亦可。其碳數以1~30為佳。
該烷基為直鏈狀或支鏈狀之情形,其碳數以1~20為佳,以1~17為較佳,以1~15為更佳,以1~10為特佳。具體而言,例如甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、n-戊基、己基、壬基、癸基等。
該烷基為環狀之情形(為環烷基之情形),其碳數以3~30為佳,以3~20為較佳,以3~15為更佳,以碳數4~12為特佳,以碳數5~10為最佳。該烷基為單環式亦可,多環式亦可。具體而言,例如由單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。前述單環鏈烷,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。又,前述多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。該些環烷基中,該環鍵結之氫原子的一部份或全部可被氟原子、氟化烷基等取代基所取代,或未被取代皆可。
作為前述取代基之鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為前述取代基之烷氧基,例如前述作為取代基之烷基鍵結氧原子(-O-)所得者等。該烷氧基以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、異丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為更佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。
前述取代基之-C(=O)-R80、-COOR81、-OC(=O)-R82中,R80~R82中之烷基,與前述取代基之烷基所列舉之內容為相同之內容。
作為前述取代基之鹵化烷基,例如前述烷基之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。該鹵化烷基以氟化烷基為特佳。
前述取代基之鹵化烷氧基,例如前述烷氧基之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。該鹵化烷氧基,以氟化烷氧基為佳。
作為前述取代基之羥烷基,例如前述取代基之烷基所列舉之烷基中之至少1個氫原子被羥基所取代之基等。羥烷基所具有之羥基之數,以1~3為佳,以1為最佳。
含有氮原子之烴基、其他含氮之取代基之內容將於後說明。
上述內容中,芳香族烴基,以可具有取代基芳香族環式基為佳,以可具有取代基之萘基,或可具有取代基之苯基為更佳。
作為含環骨架之烴基的脂肪族烴基,為含有脂肪族環式基。
該脂肪族環式基之碳數為3~30,以5~30為佳,以5~20為更佳,以6~15為更佳,以6~12為最佳。
該脂肪族環式基,可為飽和者亦可、不飽和亦可,又以飽和為佳。
該脂肪族環式基,例如,由單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。更具體而言,例如由環戊烷、環己烷等單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。
該脂肪族環式基,可具有取代基。例如構成該脂肪族環式基之碳原子(例如構成環骨架之碳原子)之一部份可被含有雜原子之取代基所取代、構成該脂肪族環式基之氫原子的一部份或全部可被含有雜原子之取代基所取代。
雜原子,只要為碳原子及氫原子以外的原子時,並未有特別限定,例如鹵素原子、氧原子、硫原子、氮原子等。鹵素原子例如,氟原子、氯原子、碘原子、溴原子等。
含有雜原子之取代基(以下,亦稱為含有雜原子之取代基),可僅由前述雜原子所形成者,或含有前述雜原子以外之基或原子之基亦可。
可取代構成前述脂肪族環式基之碳原子的一部份之含有雜原子之取代基,例如-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、
-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(H可被烷基、醯基等取代基所取代)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-等。-NH-之情形,可取代該H之取代基(烷基、醯基等),其碳數以1~10為佳,以碳數1~8為更佳,以碳數1~5為特佳。該些取代基可包含於環骨架中。
可取代構成前述脂肪族環式基之氫原子的一部份或全部的取代基,例如鹵素原子、烷氧基、羥基、-C(=O)-R80[R80為烷基]、-COOR81[R81為氫原子或烷基]、-OC(=O)-R82[R82為氫原子或烷基]、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、酮基(=O)、硫原子、磺醯基(SO2)、含有氮原子之烴基、其他含氮之取代基等。
作為前述含有雜原子之取代基的鹵素原子、烷氧基、-C(=O)-R80、-COOR81、-OC(=O)-R82、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、含有氮原子之烴基、其他含氮之取代基,分別與作為前述取代芳香族烴基之氫原子的取代基所列舉之內容為相同之內容。
前述脂肪族環式基,其環骨架中不含有含雜原子之取代基之情形,該脂肪族環式基以多環式基為佳,以多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基為佳,以金剛烷去除1個以上之氫原子所得之基為最佳。
前述脂肪族環式基,其環骨架中含有含雜原子之取代基之情形,該含有雜原子之取代基,以-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-為佳。該脂肪族環式基之具體例如,例如下述式(L1)~(L6)、(S1)~(S4)所表
示之基等。
式中,Q”、R94及R95中之伸烷基,分別與前述Q2之說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基為相同之內容。
該些之脂肪族環式基,其構成環骨架之碳原子所鍵結之氫原子的一部份可被取代基所取代。該取代基,例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、酮基(=O)等。
前述烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為特佳。
前述烷氧基、鹵素原子,分別與可取代前述氫原子之一部份或全部的取代基所列舉之內容為相同之內容。
Q3中之脂肪族烴基,可僅由具有取代基脂肪族環式基
所構成亦可;由可具有取代基之脂肪族環式基,與可具有取代基之直鏈狀或支鏈狀之烴基所形成之基亦可。後者之例如,可具有取代基之直鏈狀或支鏈狀之烷基之氫原子被脂肪族環式基所取代之基等。
Q3中之脂肪族烴基,以可具有取代基脂肪族環式基為佳。
Q3,以含有氮原子之含環骨架之烴基亦佳。
含有氮原子之含環骨架之烴基,例如含有作為雜原子之氮原子的雜環式基(以下「含氮雜環式基」);含有具有氮原子之取代基(以下「含氮之取代基」)的含環骨架之烴基等。該些之中,又以含氮雜環式基為佳。
含有氮原子之含環骨架之烴基,可具有不含氮原子之取代基(以下「非含氮之取代基」)。
前述非含氮之取代基,例如,烷基、鹵素原子、烷氧基、羥基、-C(=O)-R80[R80為烷基]、-COOR81[R81為氫原子或烷基]、-OC(=O)-R82[R82為氫原子或烷基]、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、氧原子(=O)、硫原子、磺醯基(SO2)、芳基等。
該取代基之烷基、鹵素原子、烷氧基、-C(=O)-R80、-COOR81、-OC(=O)-R82、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基,分別與前述取代芳香族烴基之氫原子的取代基所列舉之內容為相同之內容。
前述芳基,例如與前述Q3中之芳香族烴基所列舉之芳基為相同之內容,又以苯基、甲苯基、萘基等為佳。
前述含氮雜環式基,例如由含有作為雜原子之氮原子的雜環(含氮雜環)去除1個之氫原子所得之基等。
含氮雜環例如,吡啶、吡咯、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、嘧啶、吡嗪、1,3,5-三嗪等不飽和單環式含氮雜環;哌啶、六氫吡嗪、吡咯嗪(Pyrrolizine)等飽和單環式含氮雜環;喹啉、異喹啉、吲哚、吡咯併[2,3-b]吡啶、吲唑、苯併咪唑(苯騈咪唑)、苯併三唑、咔唑、吖啶、1,5-二氮雜二環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮雜二環[5.4.0]-7-十一烯、六伸甲基芳香四胺、1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷等多環式含氮雜環等。
含氮雜環式基,可為單環式亦可,多環式亦可。含氮雜環式基的碳數為3~30,以5~30為佳,以5~20為最佳。
含氮雜環式基,以2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、N-六氫吡啶基為佳,以2-吡啶基為特佳。
該些含氮雜環式基,其氫原子之一部份或全部,可被含氮之取代基或非含氮之取代基所取代。
前述含有具有含氮取代基之環骨架的烴基為,氫原子之一部份或全部被含氮之取代基所取代之含環骨架之烴基。
該含環骨架之烴基,可為芳香族烴基亦可,脂肪族烴基亦可。該些芳香族烴基、脂肪族烴基,分別與上述Q3之含環骨架之烴基之說明所列舉之芳香族烴基、脂肪族烴基為相同之內容。
含氮之取代基,例如上述之含氮雜環式基等。又,其他含氮之取代基,例如胺基(-NH2)、亞胺基(=NH)、氰基(-CN)、銨基(-NH3 +)、硝基等非烴系含氮之取代基等。
該些含氮之取代基,其氫原子之一部份或全部,可被非含氮之取代基所取代。被非含氮之取代基所取代之含氮之取代基,例如烷基胺基、醯胺基、二烷基胺基、烷基亞胺基、三烷基銨基等。
含有具有含氮取代基之環骨架的烴基之具體例如,2-胺基苯基、4-胺基苯基等胺基芳基;(甲基胺基)苯基等烷基胺基芳基;(二甲基胺基)苯基、(二乙基胺基)苯基等二烷基胺基芳基等。
前述通式(b0-1)所表示之化合物之陰離子(Q3-Q2-Q1-SO3 -),於上述之中,又以Q2為含有羰基及/或醚鍵結之2價之鍵結基者為佳;以含有酯鍵結之2價之鍵結基,或含有醚鍵結、不含酯鍵結之2價之鍵結基者為更佳。
含有酯鍵結之2價之鍵結基,以上述Q2之說明所列舉之-R9b-O-C(=O)-、-O-C(=O)-R9c-、-O-R9d-O-C(=O)-、-O-R9e-O-C(=O)-R9f-、-R9g-O-C(=O)-R9h-、-C(=O)-O-R9i-O-C(=O)-,或-C(=O)-O-R9j-O-C(=O)-R9k-為佳。其中又以R9b~R9k為伸烷基者為佳。
含有醚鍵結、不含酯鍵結之2價之鍵結基,以上述Q2之說明所列舉之-R9a-O-為佳。其中又以R9a為伸烷基者
為佳。
前述Q2為含有羧基之2價之鍵結基的陰離子之更佳之例示,例如下述通式(11)所表示之陰離子等。
式(11)中,X10,分別與前述式(b0-1)中之Q3為相同之內容。
X10,以可具有取代基脂肪族環式基,或可具有取代基之芳香族烴基為佳。其中又以該環結構中含有含雜原子之取代基的脂肪族環式基為佳。
Q12中之伸烷基,與上述Q2之說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基為相同之內容。
Q12以單鍵或伸甲基為特佳。特別是X10為可具有取代基之脂肪族環式基之情形,以Q12為單鍵為佳,X10為芳香族烴基之情形,以Q12為伸甲基為佳。
m1~m3分別為0或1。其中,m2+m3、m1+m3之任一者皆不為0。即,m2+m3、m1+m3之任一者皆為1或2。例如m3=0之情形,m2為1,m1為1。
p以1~3之整數為佳,以1或2為更佳。
前述通式(b0-1)中之Q2中,含有酯鍵結之2價之鍵結基,或含有醚鍵結、不含酯鍵結之2價之鍵結基之陰離子的較佳例示,例如下述通式(11a)~(11e)所表示之陰離子等。
式(11a)中,X10、Q12及p,分別與前述式(11)中之X10、Q12及p為相同之內容。
式(11b)中,X10及p,分別與前述式(11)中之X10及p為相同之內容。
Q13之伸烷基,與上述Q2之說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基為相同之內容。
式(11c)中,p與前述式(11)中之p為相同之內容。
X10’中,「氟化芳基」為至少1個氫原子被氟原子所取代之芳基。芳基,例如與前述Q3中之芳香族烴基之說明所列舉之芳基為相同之內容,又以苯基或萘基為佳,以苯基為特佳。
該芳基,可具有氟原子以外之取代基。該取代基,與前述Q3中之芳香族烴基之說明中,作為取代芳香族烴基之氫原子的取代基所列舉之內容(但,氟原子除外)為相同之內容。
Q14之伸烷基,與上述Q2之說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基為相同之內容。Q14以為單鍵或直鏈狀之伸烷基為佳。該伸烷基以碳數1~5之伸烷基為特佳。
式(11d)中,p與前述式(11)中之p為相同之內容。
X10”中,脂肪族環式基例如,與前述Q3中之脂肪族烴基之說明所列舉之脂肪族環式為相同之內容,又以金剛烷基為特佳。
該脂肪族環式基,可具有取代基。該取代基與前述脂肪族環式基的說明中,取代脂肪族環式基的氫原子的一部份或全部的取代基所列舉之內容為相同之內容。
Q15之伸烷基,與上述Q2之說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基為相同之內容。Q15以直鏈狀或支鏈狀之伸烷基為佳。該伸烷基以主鏈之碳數為1~12者為佳。該碳數以1~5為較佳,以1~3為更佳,以1為特佳。即,Q15以伸甲基或烷基伸甲基為特佳。
烷基伸甲基中之烷基以碳數1~5之烷基為佳。
該伸烷基可具有取代基。該取代基例如與前述Q3中之脂肪族烴基之說明中,脂肪族烴基所可具有之取代基所列舉之內容為相同之內容,又以鹵素原子為佳,以氟原子為特佳。
式(11e)中,X10及p,分別與前述式(11)中之X10及p為相同之內容。
Q16之伸烷基,與上述Q2之說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基為相同之內容。該伸烷基以碳數1~5之伸烷基為特佳。
前述通式(11a)~(11e)所表示之陰離子之較佳例示,例如下述通式(b1)~(b8)所表示之陰離子等。
R50之取代基,與前述Q3之說明中,芳香族烴基所可具有之取代基、脂肪族烴基所可具有之取代基所列舉之內容為相同之內容。
R50所附之符號(r1~r2、w1~w6)為2以上之整數之情形,該化合物中之複數之R50可分別為相同亦可、相異亦可。
前述式(b0-1)中,M+為有機陽離子。
M+,並未有特別限定,其可使用目前為止被提案作為化學增幅型光阻用之酸產生劑的陽離子部之成份。
較佳之陽離子部,例如錪鹽或鋶鹽等鎓鹽系酸產生劑之陽離子部等。該陽離子部,例如下述通式(b-1’)或(b-2’)所表示之陽離子等。該些之中,又以式(b-1’)所表示之陽離子為佳。
式(b-1’)中,R1”~R3”各自獨立表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。R1”~R3”之中,任意之二個可相互鍵結,並可與式中之硫原子共同形成環。
R1”~R3”之芳基,為碳數6~20之無取代之芳基;該無取代之芳基的氫原子中之一部份或全部可被取代基所取代之取代芳基等。
R1”~R3”中,無取代之芳基,就可廉價合成等觀點,以碳數6~10之芳基為佳。具體而言,例如苯基、萘基等。
R1”~R3”之取代芳基中之取代基,例如烷基、烷氧基、鹵素原子、羥基、酮基(=O)、芳基、烷氧基烷基氧基、烷氧基羰烷基氧基、-C(=O)-O-R6’、-O-C(=O)-R7’、-O-R8’等。R6’、R7’、R8’各自獨立為氫原子、飽和烴基或脂肪族不飽和烴基。
取代芳基中作為取代基之烷基,以碳數1~5之烷基為佳,以甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基為最佳。
取代芳基中作為取代基之烷氧基以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為最佳。
取代芳基中作為取代基之鹵素原子例如,以氟原子為
佳。
取代芳基中作為取代基之芳基,例如與前述R1”~R3”之芳基為相同之內容等,又以碳數6~20之芳基為佳,以碳數6~10之芳基為較佳,以苯基、萘基為更佳。
取代芳基中作為取代基之烷氧基烷基氧基,例如,通式:-O-C(R47)(R48)-O-R49[式中,R47、R48為各自獨立之氫原子或直鏈狀或支鏈狀之烷基,R49為烷基]所表示之基等。
R47、R48中,烷基之碳數較佳為1~5,其可為直鏈狀、支鏈狀之任一者皆可,又以乙基、甲基為佳,以甲基為最佳。
R47、R48以至少一個為氫原子為佳。特別是以一者為氫原子,另一者為氫原子或甲基者為更佳。
R49之烷基,較佳為碳數1~15,其可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可。
R49中之直鏈狀、支鏈狀之烷基,其碳數以1~5為佳,例如,甲基、乙基、丙基、n-丁基、tert-丁基等。
R49中之環狀之烷基,其碳數以4~15為佳,以碳數4~12為更佳,以碳數5~10為最佳。具體而言,例如由碳數1~5之烷基、可被氟原子或氟化烷基取代亦可、未被取代亦可之單環鏈烷,或,由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。單環鏈烷例如環戊烷、環己烷等。多環鏈烷例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。其中又以由金
剛烷去除1個以上之氫原子所得之基為佳。
取代芳基中作為取代基之烷氧基羰烷基氧基,例如,通式:-O-R50-C(=O)-O-R56[式中,R50為直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,R56為三級烷基]所表示之基等。
R50中之直鏈狀、支鏈狀之伸烷基,其碳數以1~5為佳,例如,伸甲基、伸乙基、伸三甲基、伸四甲基、1,1-二甲基乙烯基等。
R56中之三級烷基,例如,2-甲基-2-金剛烷基、2-(2-丙基)-2-金剛烷基、2-乙基-2-金剛烷基、1-甲基-1-環戊基、1-乙基-1-環戊基、1-甲基-1-環己基、1-乙基-1-環己基、1-(1-金剛烷基)-1-甲基乙基、1-(1-金剛烷基)-1-甲基丙基、1-(1-金剛烷基)-1-甲基丁基、1-(1-金剛烷基)-1-甲基戊基;1-(1-環戊基)-1-甲基乙基、1-(1-環戊基)-1-甲基丙基、1-(1-環戊基)-1-甲基丁基、1-(1-環戊基)-1-甲基戊基;1-(1-環己基)-1-甲基乙基、1-(1-環己基)-1-甲基丙基、1-(1-環己基)-1-甲基丁基、1-(1-環己基)-1-甲基戊基、tert-丁基、tert-戊基、tert-己基等。
此外,例如前述通式:-O-R50-C(=O)-O-R56中之R56被R56’所取代之基等。R56’為可含有氫原子、烷基、氟化烷基,或雜原子之脂肪族環式基。
R56’中之烷基,與前述R49之烷基為相同之內容。
R56’中之氟化烷基,例如前述R49之烷基中之氫原子
的一部份或全部被氟原子所取代之基等。
R56’中,可含有雜原子之脂肪族環式基,例如,不含有雜原子之脂肪族環式基、環結構中含有雜原子之脂肪族環式基、脂肪族環式基中之氫原子被雜原子所取代者等。
R56’中,不含有雜原子之脂肪族環式基,例如由單環鏈烷;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。單環鏈烷例如環戊烷、環己烷等。多環鏈烷例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。其中又以由金剛烷去除1個以上之氫原子所得之基為佳。
R56’中,環結構中含有雜原子之脂肪族環式基,具體而言,例如前述之式(L1)~(L5)、(S1)~(S4)所表示之基等。
R56’中,脂肪族環式基中之氫原子被雜原子所取代者,具體而言,例如脂肪族環式基中之氫原子被酮基(=O)所取代者等。
取代芳基中作為取代基之-C(=O)-O-R7”、-O-C(=O)-R8”、-O-R9”中之R7”、R8”、R9”各自獨立為氫原子、飽和烴基或脂肪族不飽和烴基。
飽和烴基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,或該些之組合亦可。
直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基之碳數以1~25為佳,以1~15為更佳,4~10為最佳。
直鏈狀之飽和烴基,例如,甲基、乙基、丙基、丁基
、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。
支鏈狀之飽和烴基,例如,前述R56之說明所列舉之三級烷基等。又,三級烷基以外之支鏈狀之飽和烴基,例如,1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
前述直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基,可具有取代基。該取代基,例如烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、酮基(=O)、氰基、羧基等。
作為前述直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基的取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為佳,以甲氧基、乙氧基為最佳。
作為前述直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基的取代基之鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
作為前述直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基的取代基之鹵化烷基,例如前述直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。
R7”、R8”、R9”中,環狀之飽和烴基之碳數以3~20為佳。環狀之飽和烴基為,多環式基、單環式基之任一者,例如由單環鏈烷去除1個氫原子所得之基;由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個氫原子所得之基等。更具體而言,例如由環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛
烷等單環鏈烷,或由金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等多環鏈烷去除1個氫原子所得之基等。
該環狀之飽和烴基,可具有取代基。例如構成具有該環狀烷基之環的碳原子之一部份可被雜原子所取代,鍵結於該環狀之烷基所具有之環的氫原子可被取代基所取代。
前者之例,如構成前述單環鏈烷或多環鏈烷之環的碳原子之一部份被氧原子、硫原子、氮原子等雜原子所取代之雜環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等。又,前述環之結構中亦可具有酯鍵結(-C(=O)-O-)。具體而言,γ-丁內酯去除1個氫原子所得之基等含內酯之單環式基,或由具有內酯環之二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷去除1個氫原子所得之基等含內酯之多環式基等。
後者例示中之取代基,與上述直鏈狀或支鏈狀之烷基所可具有之取代基所列舉之基為相同之內容,例如碳數1~5之烷基等。
R6’、R7’、R8’中之飽和烴基,可為直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基,與環狀之飽和烴基之組合。
直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基與環狀之飽和烴基之組合為,直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基鍵結作為取代基之環狀之飽和烴基所得之基(例如1-(1-金剛烷基)甲基)、環狀之飽和烴基鍵結作為取代基之直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基所得之基等。
R6’、R7’、R8’中之脂肪族不飽和烴基以直鏈狀或支鏈狀為佳。直鏈狀之脂肪族不飽和烴基,例如,乙烯基、丙
烯基(烯丙基)、丁烯基等。支鏈狀之脂肪族不飽和烴基,例如,1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。該些直鏈狀或支鏈狀之脂肪族不飽和烴基可具有取代基。該取代基與前述直鏈狀或支鏈狀之烷基所可具有之取代基所列舉之內容為相同之內容。
R6’、R7’、R8’,分別就上述之中的具有良好之微影蝕刻特性、光阻圖型形狀等觀點,以氫原子、碳數1~15之直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基,或碳數3~20之環狀之飽和烴基為佳。
R1”~R3”之芳基,分別以苯基或萘基為佳。
R1”~R3”之烷基,例如,無取代之烷基、該無取代之烷基中之氫原子的一部份或全部被取代基所取代之取代烷基等。
無取代之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者,或該些之組合亦可。其碳數以1~30為佳。
該烷基為直鏈狀或支鏈狀之情形,其碳數以1~20為佳,以1~15為更佳,以1~10為更佳,以1~5為特佳。具體而言,例如甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、n-戊基、己基、壬基、癸基等。該些之中,就具有優良解析性,或可廉價合成等觀點,以甲基為特佳。
該烷基為環狀之情形,其碳數以3~30為佳,以3~20為較佳,以3~15為更佳,以碳數4~12為特佳,以碳數5~10為最佳。該烷基可為單環式或多環式皆可。具體而言,例如由單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基;
由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。前述單環鏈烷,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。又,前述多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
取代烷基所具有之取代基,與前述取代芳基所具有之取代基所列舉之內容為相同之內容。
R1”~R3”之烯基,例如,無取代之烯基、該無取代之烯基中之氫原子的一部份或全部被取代基所取代之取代烯基等。
無取代之烯基,可為直鏈狀、支鏈狀或環狀之任一者,或該些之組合亦可。其碳數以2~10為佳,以2~5為較佳,以2~4為更佳。具體而言,例如乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。
取代烯基所具有之取代基,與前述取代芳基所具有之取代基所列舉之內容為相同之內容。
R1”~R3”之中,任意二個可相互鍵結,與式中之硫原子共同形成環。該環,可為單環式亦可,多環式亦可。
又,該環可為芳香族環或脂肪族環皆可。脂肪族環可為飽和脂肪族環或不飽和脂肪族環皆可。
R1”~R3”中之2個鍵結形成環之情形,式中之硫原子包含於該環骨架中形成之1個之環,包含硫原子,以3~10員環為佳,以5~7員環為特佳。
該環,就構成環骨架之原子而言,於R5及R6所鍵結
之硫原子以外,可具有其他之雜原子。該雜原子例如,硫原子、氧原子、氮原子等。
所形成環之具體例,例如噻吩環、噻唑環、苯併噻吩環、噻蒽環、苯併噻吩環、二苯併噻吩環、9H-噻噸(thioxanthene)環、噻噸酮(thioxanthone)環、噻蒽環、啡噁噻(phenoxathiine)環、四氫噻吩鎓環、四氫噻喃鎓環等。
前述式(b-1’)所表示之陽離子部之具體例,例如,三苯基鋶、(3,5-二甲基苯基)二苯基鋶、(4-(2-金剛烷氧甲基氧基)-3,5-二甲基苯基)二苯基鋶、(4-(2-金剛烷氧甲基氧基)苯基)二苯基鋶、(4-(tert-丁氧羰甲基氧基)苯基)二苯基鋶、(4-(tert-丁氧羰甲基氧基)-3,5-二甲基苯基)二苯基鋶、(4-(2-甲基-2-金剛烷基氧基羰甲基氧基)苯基)二苯基鋶、(4-(2-甲基-2-金剛烷基氧基羰甲基氧基)-3,5-二甲基苯基)二苯基鋶、三(4-甲基苯基)鋶、二甲基(4-羥基萘基)鋶、單苯基二甲基鋶、二苯基單甲基鋶、(4-甲基苯基)二苯基鋶、(4-甲氧基苯基)二苯基鋶、三(4-tert-丁基)苯基鋶、二苯基(1-(4-甲氧基)萘基)鋶、二(1-萘基)苯基鋶、1-苯基四氫噻吩鎓、1-(4-甲基苯基)四氫噻吩鎓、1-(3,5-二甲基-4-羥苯基)四氫噻吩鎓、1-(4-甲氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓、1-(4-乙氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓、1-(4-n-丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓、1-苯基四氫噻喃鎓、1-(4-羥苯基)四氫噻喃鎓、1-(3,5-二甲基-4-羥苯基)四氫
噻喃鎓、1-(4-甲基苯基)四氫噻喃鎓等。
式(b-1’)所表示之陽離子中之較佳具體例如,下述式(b1-1-1)~(b1-1-33)所表示之陽離子等。
又,前述式(b-1’)所表示之陽離子中,R1”~R3”中之任意2個相互鍵結,並與式中之硫原子共同形成環之情形中之較佳具體例,例如,下述式(b1-2)~(b1-5)所表示之陽離子部等。
式(b1-2)~(b1-3)中,R81~R86中之烷基以碳數1~5之烷基為佳,其中又以直鏈或支鏈狀之烷基為更佳,以甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基,或tert-丁基為特佳。
式(b1-2)~(b1-3)中,R81~R86中之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳,其中又以直鏈狀或支鏈狀之烷氧基為更佳,以甲氧基、乙氧基為特佳。
式(b1-2)~(b1-3)中,R81~R86中之羥烷基,以上述烷基中之一個或複數個氫原子被羥基所取代之基為佳,例如羥甲基、羥乙基、羥丙基等。
R81~R86所附之符號n1~n6為2以上之整數之情形,複數之R81~R86可分別為相同亦可、相異亦可。
n1,較佳為0~2,更佳為0或1,最佳為0。
n2及n3,較佳為各自獨立之0或1,更佳為0。
n4,較佳為0~2,更佳為0或1。
n5,較佳為0或1,更佳為0。
n6,較佳為0或1,更佳為1。
前述式(b1-2)或(b1-3)所表示之陽離子之較佳內容,例如以下所示之內容等。
式(b1-4)~(b1-5)中,R9、R10為各自獨立之可具有取代基之苯基、萘基或碳數1~5之烷基、烷氧基、羥基。該取代基,與上述R1”~R3”之芳基之說明中所例示
之取代芳基中之取代基(烷基、烷氧基、烷氧基烷基氧基、烷氧基羰烷基氧基、鹵素原子、羥基、酮基(=O)、芳基、-C(=O)-O-R6’、-O-C(=O)-R7’、-O-R8’、前述通式:-O-R50-C(=O)-O-R56中之R56被R56’所取代之基等)為相同之內容。
R4’為碳數1~5之伸烷基。
u為1~3之整數,1或2為最佳。
前述式(b1-4)或(b1-5)所表示之陽離子之較佳內容,例如以下所示之內容等。
式中,RC為,上述取代芳基之說明中所例示之取代基(烷基、烷氧基、烷氧基烷基氧基、烷氧基羰烷基氧基、鹵素原子、羥基、酮基(=O)、芳基、-C(=O)-O-R6’、-O-C(=O)-R7’、-O-R8’)。
前述式(b-2’)中,R5”~R6”各自獨立表示可具有取代基之芳基、烷基或烯基。
R5”~R6”之芳基,與R1”~R3”之芳基為相同之內容。
R5”~R6”之烷基,與R1”~R3”之烷基為相同之內容。
R5”~R6”之烯基,與R1”~R3”之烯基為相同之內容。
就使微影蝕刻特性與光阻圖型形狀更向上提升等觀點,以R5”~R6”中至少1個為芳基為佳,以R5”~R6”皆為芳基者為更佳。
該些之中,又以R5”~R6”全部為苯基者為最佳。
前述式(b-2’)所表示之陽離子之具體例如,二苯基錪、雙(4-tert-丁基苯基)錪等。
前述通式(b0-2)中,Z1為,可具有取代基碳數1~10之烷基,或可具有取代基之碳數1~10之氟化烷基。
該烷基或氟化烷基之碳數以1~8為佳,以1~4為更佳。特別是Z1為碳數1~4之氟化烷基時,式中之「Z1-SO2-」之骨架的分解性,相對於例如碳數6~10之全
氟烷基鏈為難分解性而言更為良好,且於考慮生體蓄積性之處理性上,也可得到更佳之效果。又,就於光阻膜內容易形成均勻分布等觀點亦為較佳。
Z1,就增強所產生之酸的強度而言,以可具有取代基之氟化烷基為佳。該氟化烷基之氟化率(相對於氟原子與氫原子之合計數,氟原子數之比例(%)),以50~100%為佳,以80~100%為更佳,以85~100%為最佳。
前述烷基或氟化烷基,可具有取代基。取代基,例如烷氧基、氟原子以外之鹵素原子、鹵化烷基、羥基、氧原子(=O)等。
作為該取代基之烷氧基,以碳數1~5之烷氧基為佳;以甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、異丙氧基、n-丁氧基、tert-丁氧基為較佳;以甲氧基、乙氧基為特佳。
作為該取代基之鹵素原子,例如氯原子、溴原子、碘原子等。
作為該取代基之鹵化烷基例如,前述烷基之氫原子的一部份或全部被前述鹵素原子所取代之基等。
前述通式(b0-2)中,Z2為可具有取代基碳數1~4之氟化伸烷基。
Z2,與前述通式(b0-1)中之Q1為相同之內容。
前述通式(b0-2)中Z3為單鍵或2價之鍵結基。
Z3中之2價之鍵結基,例如,與前述結構單位(a1)之說明中,通式(a1-0-2)中之Y2之2價之鍵結基所列舉之內容為相同之內容等,較佳之內容例如,可具有取代基
之2價之烴基,或含有雜原子之2價之鍵結基等。
2價之鍵結基之「可具有取代基之2價之烴基」,以伸烷基或氟化伸烷基為佳。該伸烷基或氟化伸烷基以直鏈狀或支鏈狀為佳。該伸烷基或氟化伸烷基之碳數,各自以1~12為佳,以1~5為更佳,以1~4為特佳,以1~3為特佳。
Z3中之伸烷基,具體而言,例如伸甲基[-CH2-];-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等烷基伸甲基;伸乙基[-CH2CH2-];-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-等烷基伸乙基;伸三甲基(n-伸丙基)[-CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等烷基伸三甲基;伸四甲基[-CH2CH2CH2CH2-];-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等烷基伸四甲基;伸五甲基[-CH2CH2CH2CH2CH2-]等。
Z3中之氟化伸烷基,例如前述Z3中之伸烷基之氫原子的一部份或全部被氟原子所取代之基等,具體而言,例如-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2-、-CF(CF2CF3)-、-C(CF3)2-、-CF2CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CF(CF3)-、-C(CF3)2CF2-、-CF(CF2CF3)CF2-、-CF(CF2CF2CF3)-、-C(CF3)(CF2CF3)-、-CHF-、-CH2CF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2-、-CH(CF2CF3)-、
-C(CH3)(CF3)-、-CH2CH2CH2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CH(CF3)CH2CH2-、-CH2CH(CF3)CH2-、-CH(CF3)CH(CF3)-、-C(CF3)2CH2-等。
前述伸烷基或氟化伸烷基,可具有取代基。伸烷基或氟化伸烷基為「具有取代基」,係指該伸烷基或氟化伸烷基中之氫原子或氟原子的一部份或全部,被氫原子及氟原子以外之原子或基所取代之意。
伸烷基或氟化伸烷基可具有之取代基,例如,碳數1~4之烷基、碳數1~4之烷氧基、羥基等。
作為2價之鍵結基之「含有雜原子之2價之鍵結基」,以至少含有作為雜原子之氧原子之基為佳。
至少含有氧原子之2價之鍵結基,例如與前述式(b0-1)中之Q2為相同之內容,較佳者例如,氧原子(醚鍵結;-O-)、酯鍵結(-C(=O)-O-)、醯胺鍵結(-C(=O)-NH-)、羰基(-C(=O)-)、碳酸酯鍵結(-O-C(=O)-O-)等非烴系之氧原子之鍵結基;該非烴系之氧原子之鍵結基與伸烷基或氟化伸烷基之組合等。
前述非烴系之氧原子之鍵結基與伸烷基或氟化伸烷基之組合,例如,-R101-O-、-O-R102-O-C(=O)-、-C(=O)-O-R103-、-C(=O)-O-R104-O-、-C(=O)-O-R105-O-C(=O)-、-R106-C(=O)-O-R107-O-、-R108-C(=O)-O-R109-O-C(=O)-[式中,R101~R109各自獨立為伸烷基或氟化伸烷基]等。式中,R101~R109中之伸烷基、氟化伸烷基,分別與上述Q2之
說明所列舉之R9a~R9k中之伸烷基、氟化伸烷基為相同之內容。
Z3,以單鍵、伸烷基、氟化伸烷基,或含有醚鍵結之2價之鍵結基為佳;以單鍵、伸烷基或-R101-O-為更佳。
其中又以氟化伸烷基為佳,特別是以鄰接之硫原子所鍵結之碳原子被氟化之氟化伸烷基為佳。如此,該(B1)成份會產生較經由曝光所產生之酸為更強酸強度之酸。如此,可使光阻圖型形狀更為良好,且可提高EL等微影蝕刻特性。
該些氟化伸烷基,例如-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2-、-CF2CF2CF2CF2-、-CF(CF3)CF2CF2-、-CF2CF(CF3)CF2-、-CF(CF3)CF(CF3)-、-C(CF3)2CF2-、-CF(CF2CF3)CF2-;-CH2CF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CF2-;-CH2CH2CH2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2-等。該些之中,又以-CF2-、-CF2CF2-、-CF2CF2CF2-,或CH2CF2CF2-為佳;以-CF2-、-CF2CF2-或-CF2CF2CF2-為較佳;以-CF2-為特佳。
又,經由調整Z3中之氟原子之數目,可調整經由曝光所產生之酸之酸強度。前述之碳原子未氟化之情形時,其酸強度較弱,故可期待改善粗糙度等之效果。
前述通式(b0-2)中,Z4為1價之有機基。
有機基,並沒有特別限定,例如可具有取代基之烴基等。該烴基之碳數,以1~30為佳,以3~30為更佳。該
烴基中,於碳鏈之任意位置上可插入含有雜原子2價之鍵結基,或氫原子可被取代基所取代亦可。
可插入該烴基之碳鏈的任意位置的「含有雜原子之2價之鍵結基」,與前述Z3之說明所列舉之內容為相同之內容。
可取代該烴基之氫原子的取代基,例如,與式(b0-1)中之Q3之說明中,取代芳香族烴基之氫原子的取代基所列舉之內容為相同之內容。具體而言,例如烷基、鹵素原子、烷氧基、羥基、-C(=O)-R80[R80為烷基]、-COOR81[R81為氫原子或烷基]、-OC(=O)-R82[R82為氫原子或烷基]、鹵化烷基、鹵化烷氧基、羥烷基、氧原子(=O)、硫原子、磺醯基(SO2)、含有氮原子之烴基、其他含氮之取代基等。
前述烴基,可為脂肪族烴基或芳香族烴基皆可。
芳香族烴基例如,具有芳香族烴環之烴基等。
該芳香族烴基,具體而言,與例如前述式(b0-1)中之Q3之說明中,芳香族烴基所列舉之內容為相同之內容。
脂肪族烴基,可為飽和脂肪族烴基亦可,不飽和脂肪族烴基亦可。又,脂肪族烴基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者皆可,或該些組合亦可。
Z4中之脂肪族烴基以直鏈狀或支鏈狀之飽和烴基、直鏈狀或支鏈狀之1價之不飽和烴基,或環狀之脂肪族烴基(脂肪族環式基)為佳。
直鏈狀之飽和烴基(烷基),以碳數1~20為佳,以1~15為更佳,以1~10為最佳。具體而言,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、異十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、異十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基烷基、二十二烷基等。
支鏈狀之飽和烴基(烷基),其碳數以3~20為佳,以3~15為更佳,以3~10為最佳。具體而言,例如,1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
不飽和烴基,其碳數以2~10為佳,以2~5為佳,以2~4為佳,以3為特佳。直鏈狀之1價之不飽和烴基,例如,乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁烯基等。支鏈狀之1價之不飽和烴基,例如,1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。不飽和烴基,於該些之中,又以丙烯基為佳。
脂肪族環式基,與式(b0-1)中之Q3之說明所列舉之脂肪族環式基為相同之內容。
Z4,於上述之中,又以可具有取代基之環式基,或可具有取代基之直鏈狀或支鏈狀之脂肪族烴基為佳,以可具有取代基之環式基為更佳。該環式基可為芳香族環式基或脂肪族環式基皆可,又以脂肪族環式基為佳。
前述芳香族環式基,以可具有取代基之萘基,或可具
有取代基之苯基為佳。
前述脂肪族環式基,可為單環式或多環式皆可,又以多環式為佳。
前述通式(b0-2)所表示之化合物之陰離子(Z4-Z3-Z2-SO2-N-SO2-Z1)之較佳具體例如以下所列舉之內容。
式(3a)~(3j)中,R7”之取代基,與前述式(b0-2)中之Z4之說明中,可取代烴基之氫原子的取代基所列舉之內容為相同之內容。
R7”所附之符號(w11~w16)為2以上之整數之情形,該化合物中之複數之R7”可分別為相同亦可、相異亦可。
w11~w16,分別獨立表示0~3之整數,0或1為佳,以0為最佳。
v11~v18,分別獨立表示0~3,以0或1為佳。
u,分別獨立表示0~4之整數,以0~2為佳。
g,分別獨立表示1~4之整數,以1或2為佳,以1為最佳。
t為3~20之整數,以3~15之整數為佳,以3~12之整數為最佳。
前述通式(b0-2)中,M+與前述式(b0-1)中之M+為相同之內容。
(B1)成份可單獨使用1種,或將2種以上組合使用亦可。
(B)成份中之(B1)成份之比例,相對於(B)成份之總質量,以1質量%以上為佳,以3質量%為更佳,以5質量%為更佳,亦可為100質量%。該比例為5質量%以上時,可充分提升解析性、EL等微影蝕刻特性,而使所形成之光阻圖型亦為具有良好低粗糙度之圖型。
本發明之光阻組成物,可於無損本發明之效果之範圍,再含有不相當於前述(B1)成份之經由曝光而產生酸之酸產生劑(B2)(以下,亦稱為(B2)成份)。
(B2)成份,並未有特別限定,其可使用目前為止被提案作為化學增幅型光阻用之酸產生劑的成份。該些酸產
生劑,目前已知例如錪鹽或鋶鹽等鎓鹽系酸產生劑、肟磺酸酯系酸產生劑、雙烷基或雙芳基磺醯重氮甲烷類、聚(雙磺醯基)重氮甲烷類等重氮甲烷系酸產生劑、硝基苄基磺酸酯系酸產生劑、亞胺基磺酸酯系酸產生劑、二碸系酸產生劑等多種成份。
鎓鹽系酸產生劑,例如可使用下述通式(b-1)或(b-2)所表示之化合物(其中,前述通式(b0-1)所表示之化合物除外)。
式(b-1)中之R1”~R3”,與前述(B1)成份之說明所列舉之通式(b-1’)中之R1”~R3”為相同之內容。
式(b-2)中之R5”、R6”,與前述(B1)成份之說明所列舉之通式(b-2’)中之R5”、R6”為相同之內容。
R4”,表示可具有取代基之烷基、鹵化烷基、芳基,或烯基。
R4”中之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者
。
前述直鏈狀或支鏈狀之烷基,以碳數1~10為佳,以碳數1~8為更佳,以碳數1~4為最佳。
前述環狀之烷基,以碳數4~15為佳,以碳數4~10為更佳,以碳數6~10為最佳。
R4”中之鹵化烷基,例如前述直鏈狀、支鏈狀或環狀之烷基之氫原子的一部份或全部被鹵素原子所取代之基等。該鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,又以氟原子為佳。
鹵化烷基中,相對於該鹵化烷基所含之鹵素原子及氫原子之合計數,鹵素原子數之比例(鹵化率(%))以10~100%為佳,以50~100%為較佳,以100%為最佳。該鹵化率越高時,以其酸之強度越強而為更佳。
前述R4”中之芳基,以碳數6~20之芳基為佳。
前述R4”中之烯基,以碳數2~10之烯基為佳。
前述R4”中,「可具有取代基」係指,前述之烷基、鹵化烷基、芳基,或烯基中之氫原子的一部份或全部可被取代基(氫原子以外之其他原子或基)所取代之意。
前述取代基,例如,鹵素原子、雜原子、烷基等。
前述鹵素原子、烷基,與R4”中,鹵化烷基中之鹵素原子、烷基所列舉之內容為相同之內容。
前述雜原子例如,氧原子、氮原子、硫原子等。
R4”中之取代基之數,可為1個亦可,2個以上亦可。
式(b-1)或(b-2)所表示之鎓鹽系酸產生劑之具體
例如,二苯基錪之三氟甲烷磺酸酯或九氟丁烷磺酸酯;雙(4-tert-丁基苯基)錪之三氟甲烷磺酸酯或九氟丁烷磺酸酯;三苯基鏡之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;三(4-甲基苯基)鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;二甲基(4-羥基萘基)鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;單苯基二甲基鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;二苯基單甲基鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;(4-甲基苯基)二苯基鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;(4-甲氧基苯基)二苯基鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;三(4-tert-丁基)苯基鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;二苯基(1-(4-甲氧基)萘基)鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;二(1-萘基)苯基鋶之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-苯基四氫噻吩鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(4-甲基苯基)四氫噻吩鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(3,5-二甲基-4-羥苯基)四氫噻吩鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(4-甲氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(4-乙氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓之三氟甲烷磺
酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(4-n-丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-苯基四氫噻喃鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(4-羥苯基)四氫噻喃鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(3,5-二甲基-4-羥苯基)四氫噻喃鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯;1-(4-甲基苯基)四氫噻喃鎓之三氟甲烷磺酸酯、其七氟丙烷磺酸酯或其九氟丁烷磺酸酯等。
又,亦可使用該些之鎓鹽之陰離子部,被甲烷磺酸酯、n-丙烷磺酸酯、n-丁烷磺酸酯、n-辛烷磺酸酯、1-金剛烷磺酸酯、2-降莰烷磺酸酯等烷基磺酸酯;d-樟腦烷-10-磺酸酯等取代烷基磺酸酯;苯磺酸酯、全氟苯磺酸酯、p-甲苯磺酸酯等芳香族磺酸酯所分別取代之鎓鹽。
又,鎓鹽系酸產生劑,亦可使用前述通式(b-1)或(b-2)中,陰離子部(R4”SO3 -)被下述通式(b-3)或(b-4)所表示之陰離子所取代之鎓鹽系酸產生劑(但相當於前述式(b0-2)所表示之化合物者除外)(陽離子部與前述式(b-1)或(b-2)中之陽離子部相同)。
X”為至少1個氫原子被氟原子所取代之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,該伸烷基之碳數為2~6,較佳為碳數3~5,最佳為碳數3。
Y”、Z”各自獨立為至少1個氫原子被氟原子所取代之直鏈狀或支鏈狀之烷基,該烷基之碳數為1~10,較佳為碳數1~7,更佳為碳數1~3。
X”之伸烷基之碳數或Y”、Z”之烷基之碳數於上述碳數範圍內時,就對光阻溶劑具有良好溶解性等理由,為越小越好。
又,X”之伸烷基或Y”、Z”之烷基中,被氟原子所取代之氫原子數目越多時,酸之強度將越強,又可提高對200nm以下之高能量光或電子線之透明性等,而為較佳。
該伸烷基或烷基中之氟原子之比例,即氟化率,較佳為70~100%,最佳為90~100%,最佳為全部氫原子被氟原子所取代之全氟伸烷基或全氟烷基。
又,鎓鹽系酸產生劑,亦可使用前述通式(b-1)或(b-2)中,陰離子部(R4”SO3 -)被Ra-COO-[式中,Ra為烷基或氟化烷基]所取代之鎓鹽系酸產生劑(陽離子部與前述式(b-1)或(b-2)中之陽離子部相同)。
前述式中,Ra,與前述R4”為相同之內容。
上述「Ra-COO-」之具體例,例如三氟乙酸離子、乙酸離子、1-金剛烷羧酸離子等。
本說明書中,肟磺酸酯系酸產生劑為,至少具有1個下述通式(B-1)所表示之基的化合物,且具有經由輻射線之照射(曝光)而產生酸之特性者。該些肟磺酸酯系酸產生劑,已有許多被作為化學增幅型光阻組成物使用,而可任意地選擇使用。
R31、R32之有機基為包含碳原子之基,亦可具有碳原子以外之原子(例如氫原子、氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子(氟原子、氯原子等)等)。
R31之有機基,以直鏈狀、支鏈狀或環狀之烷基或芳基為佳。該些之烷基、芳基可具有取代基。該取代基,並未有特別限制,例如氟原子、碳數1~6之直鏈狀、支鏈狀或環狀之烷基等。其中,「具有取代基」係指烷基或芳基之氫原子的一部份或全部被取代基所取代之意。
烷基,以碳數1~20為佳,以碳數1~10為較佳,以碳數1~8為更佳,以碳數1~6為特佳,以碳數1~4為最佳。烷基,特別是以部份或完全被鹵化之烷基(以下,亦稱為鹵化烷基)為佳。又,「部份被鹵化之烷基」係指,氫原子之一部份被鹵素原子所取代之烷基之意,「完全被鹵化之烷基」係指,全部氫原子被鹵素原子所取代之烷基之意。鹵素原子例如,氟原子、氯原子、溴原子、碘原
子等,特別是以氟原子為佳。即,鹵化烷基以氟化烷基為佳。
芳基中,碳數以4~20為佳,以碳數4~10為更佳,以碳數6~10為最佳。芳基,特別是以部份或完全被鹵化之芳基為佳。又,「部份被鹵化之芳基」係指,氫原子的一部份被鹵素原子所取代之芳基之意,「完全被鹵化之芳基」係指,全部氫原子被鹵素原子所取代之芳基之意。
R31,特別是以不具有取代基之碳數1~4之烷基,或碳數1~4之氟化烷基為佳。
R32之有機基,以直鏈狀、支鏈狀或環狀之烷基、芳基或氰基為佳。R32之烷基、芳基,例如與前述R31所列舉之烷基、芳基為相同之內容。
R32,特別是以氰基、不具有取代基之碳數1~8之烷基,或碳數1~8之氟化烷基為佳。
肟磺酸酯系酸產生劑中,更佳者,例如下述通式(B-2)或(B-3)所表示之化合物等。
前述通式(B-2)中,R33之不具有取代基之烷基或鹵化烷基,其碳數以1~10為佳,以碳數1~8為更佳,以碳數1~6為最佳。
R33,以鹵化烷基為佳,以氟化烷基為更佳。
R33中之氟化烷基,以烷基之氫原子被50%以上氟化者為佳,以被70%以上氟化者為更佳,以被90%以上氟化者為特佳。
R34之芳基,為由苯基、聯苯基(biphenyl)、茀基(fluorenyl)、萘基、蒽基(anthryl)、菲基等芳香族烴之環去除1個氫原子所得之基;及構成該些之基的環之碳原子的一部份被氧原子、硫原子、氮原子等雜原子所取代之雜芳基等。該些之中,又以茀基為佳。
R34之芳基,可具有碳數1~10之烷基、鹵化烷基、烷氧基等取代基。該取代基中之烷基或鹵化烷基,其碳數以1~8為佳,以碳數1~4為最佳。又,該鹵化烷基以氟化烷基為佳。
R35之不具有取代基之烷基或鹵化烷基,其碳數以1
~10為佳,以碳數1~8為更佳,以碳數1~6為最佳。
R35,以鹵化烷基為佳,以氟化烷基為更佳。
R35中之氟化烷基,以烷基之氫原子被50%以上氟化者為佳,以被70%以上氟化者為更佳,以90%以上被氟化者,可提高其所產生之酸的強度,而為特佳。最佳為氫原子被100%氟取代之全氟化烷基。
前述通式(B-3)中,R36之不具有取代基之烷基或鹵化烷基,與上述R33之不具有取代基之烷基或鹵化烷基為相同之內容。
R37之2或3價之芳香族烴基,例如上述R34之芳基再去除1或2個氫原子所得之基等。
R38之不具有取代基之烷基或鹵化烷基,與上述R35之不具有取代基之烷基或鹵化烷基為相同之內容。
p”,較佳為2。
肟磺酸酯系酸產生劑之具體例如,α-(p-甲苯磺醯基氧基亞胺基)-苄基氰化物、α-(p-氯基苯磺醯基氧基亞胺基)-苄基氰化物、α-(4-硝基苯磺醯基氧基亞胺基)-苄基氰化物、α-(4-硝基-2-三氟甲基苯磺醯基氧基亞胺基)-苄基氰化物、α-(苯磺醯基氧基亞胺基)-4-氯基苄基氰化物、α-(苯磺醯基氧基亞胺基)-2,4-二氯基苄基氰化物、α-(苯磺醯基氧基亞胺基)-2,6-二氯基苄基氰化物、α-(苯磺醯基氧基亞胺基)-4-甲氧基苄基氰化物、α-(2-氯基苯磺醯基氧基亞胺基)-4-甲氧基苄基氰化物、α-(苯磺醯基氧基亞胺基)-噻嗯-2-基乙腈、α-(
4-十二烷基苯磺醯基氧基亞胺基)-苄基氰化物、α-[(p-甲苯磺醯基氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(十二烷基苯磺醯基氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-(甲苯磺醯氧基亞胺基)-4-噻嗯基氰化物、α-(甲基磺醯基氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、α-(甲基磺醯基氧基亞胺基)-1-環己烯基乙腈、α-(甲基磺醯基氧基亞胺基)-1-環庚烯基乙腈、α-(甲基磺醯基氧基亞胺基)-1-環辛烯基乙腈、α-(三氟甲基磺醯基氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、α-(三氟甲基磺醯基氧基亞胺基)-環己基乙腈、α-(乙基磺醯基氧基亞胺基)-乙基乙腈、α-(丙基磺醯基氧基亞胺基)-丙基乙腈、α-(環己基磺醯基氧基亞胺基)-環戊基乙腈、α-(環己基磺醯基氧基亞胺基)-環己基乙腈、α-(環己基磺醯基氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、α-(乙基磺醯基氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、α-(異丙基磺醯基氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、α-(n-丁基磺醯基氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、α-(乙基磺醯基氧基亞胺基)-1-環己烯基乙腈、α-(異丙基磺醯基氧基亞胺基)-1-環己烯基乙腈、α-(n-丁基磺醯基氧基亞胺基)-1-環己烯基乙腈、α-(甲基磺醯基氧基亞胺基)-苯基乙腈、α-(甲基磺醯基氧基亞胺基)-p-甲氧基苯基乙腈、α-(三氟甲基磺醯基氧基亞胺基)-苯基乙腈、α-(三氟甲基磺醯基氧基亞胺基)-p-甲氧基苯基乙腈、α-(乙基磺醯基氧基亞胺基)-p-甲氧基苯基乙腈、α-(丙基磺醯基氧基亞胺基)-p-甲基苯基乙腈、α-(甲
基磺醯基氧基亞胺基)-p-溴基苯基乙腈等。
又,亦適合使用特開平9-208554號公報(段落[0012]~[0014]之[化18]~[化19])所揭示之肟磺酸酯系酸產生劑、國際公開第04/074242號公報(65~85頁次之Example1~40)所揭示之肟磺酸酯系酸產生劑。
又,較佳者例如以下所示之例示。
重氮甲烷系酸產生劑之中,雙烷基或雙芳基磺醯重氮甲烷類之具體例如,雙(異丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(p-甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(1,1-二甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯基磺醯基)重氮甲烷等。
又,亦可使用特開平11-035551號公報、特開平11-035552號公報、特開平11-035573號公報所揭示之重氮甲烷系酸產生劑。
又,聚(雙磺醯基)重氮甲烷類,例如,特開平11-322707號公報所揭示之、1,3-雙(苯基磺醯基重氮甲基磺醯基)丙烷、1,4-雙(苯基磺醯基重氮甲基磺醯基)丁烷、1,6-雙(苯基磺醯基重氮甲基磺醯基)己烷、1,10-雙(
苯基磺醯基重氮甲基磺醯基)癸烷、1,2-雙(環己基磺醯基重氮甲基磺醯基)乙烷、1,3-雙(環己基磺醯基重氮甲基磺醯基)丙烷、1,6-雙(環己基磺醯基重氮甲基磺醯基)己烷、1,10-雙(環己基磺醯基重氮甲基磺醯基)癸烷等。
光阻組成物中,(B)成份之含量相對於(A)成份100質量份,以0.5~80質量份為佳,以1~60質量份為更佳,以1~50質量份為最佳。於上述範圍內時,可充分地進行圖型之形成。又,光阻組成物之各成份溶解於有機溶劑之際,可得到均勻溶液,且具有良好之保存安定性,而為較佳。
本發明之光阻組成物,可再含有不相當於前述(A)~(B)成份之含氮有機化合物成份(D)(以下,亦稱為(D)成份)。
(D)成份,只要具有酸擴散控制劑,即可捕集(trap)因曝光使前述(B)成份產生之酸的抑制劑之作用者時,並未有特別限定,目前已有各式各樣之提案,其可由公知之成份中,任意地使用即可。例如脂肪族胺、芳香族胺等胺等,其中又以脂肪族胺、特別是二級脂肪族胺或三級脂肪族胺為佳。
脂肪族胺係指具有1個以上之脂肪族基的胺,該脂肪族基以碳數1~20為佳。
脂肪族胺,例如,氨NH3之至少1個氫原子被碳數20以下之烷基或羥烷基所取代之胺(烷基胺或烷醇胺)、環式胺等。
前述烷基胺所具有之烷基,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一者。
該烷基為直鏈狀或支鏈狀之情形,其碳數以2~20為更佳,以2~8為最佳。
該烷基為環狀之情形(為環烷基之情形),其碳數以3~30為佳,以3~20為較佳,以3~15為更佳,以碳數4~12為特佳,以碳數5~10為最佳。該烷基為單環式亦可,多環式亦可。具體而言,例如由單環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基,或,由二環鏈烷、三環鏈烷、四環鏈烷等多環鏈烷去除1個以上之氫原子所得之基等例示。前述單環鏈烷,具體而言,例如環戊烷、環己烷等。又,前述多環鏈烷,具體而言,例如金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
前述烷基胺之具體例如,n-己胺、n-庚胺、n-辛胺、n-壬胺、n-癸胺等單烷基胺;二乙胺、二-n-丙胺、二-n-庚胺、二-n-辛胺、二環己基胺等二烷基胺;三甲胺、三乙胺、三-n-丙胺、三-n-丁胺、三-n-己胺、三-n-戊胺、三-n-庚胺、三-n-辛胺、三-n-壬胺、三-n-癸胺、三-n-十二胺等三烷基胺;等。
前述烷醇胺所具有之羥烷基中之烷基,與前述烷基胺所具有之烷基所列舉之內容為相同之內容。
前述烷醇胺之具體例如,二乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二-n-辛醇胺、三-n-辛醇胺、硬脂醯二乙醇胺、月桂基二乙醇胺等。
環式胺例如,含有作為雜原子之氮原子的雜環化合物等。該雜環化合物,可為單環式者(脂肪族單環式胺)亦可,多環式者(脂肪族多環式胺)亦可。
脂肪族單環式胺,具體而言,例如哌啶、六氫吡嗪等。
脂肪族多環式胺,以碳數6~10者為佳,具體而言,例如1,5-二氮雜二環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮雜二環[5.4.0]-7-十一烯、六伸甲基芳香四胺、1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷等。
其他脂肪族胺,例如,三(2-甲氧基甲氧基乙基)胺、三{2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)乙基}胺、三{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、三[2-{2-(2-羥基乙氧基)乙氧基}乙胺、三乙醇胺三乙酯等。
芳香族胺例如,苯胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、吡咯、吲哚、吡唑、咪唑或該些之衍生物、二苯基胺、三苯基胺、三苄基胺、2,6-二異丙基苯胺、N-tert-丁氧羰吡咯啶等。
(D)成份可單獨使用任一種,或將2種以上組合使用亦可。
光阻組成物中,(D)成份之含量,通常相對於(A)成份100質量份,為0.01~10質量份之範圍內。於上述範圍內時,可提高光阻圖型形狀、存放之經時安定性等。
本發明之光阻組成物中,就防止感度劣化,或提高光阻圖型形狀、存放之經時安定性等目的,可含有作為任意成份之由有機羧酸,及磷之含氧酸及其衍生物所成群所選出之至少1種的化合物(E)(以下,亦稱為(E)成份)。
有機羧酸,例如,乙酸、丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、苯甲酸、水楊酸等為適合使用者。
磷之含氧酸例如,磷酸、膦酸、次膦酸等,該些之中,特別是以膦酸酸為佳。
磷之含氧酸之衍生物,例如,上述含氧酸之氫原子被烴基所取代之酯等,前述烴基,例如碳數1~5之烷基、碳數6~15之芳基等。
磷酸之衍生物例如,磷酸二-n-丁酯、磷酸二苯基酯等磷酸酯等。
膦酸之衍生物例如,膦酸二甲基酯、膦酸-二-n-丁酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等膦酸酯等。
次膦酸之衍生物例如,次膦酸苯等次膦酸酯等。
(E)成份,以水楊酸為特佳。
(E)成份可單獨使用1種,或將2種以上合併使用亦可。
光阻組成物中,(E)成份之含量,通常相對於(A)成份100質量份,為0.01~10質量份之範圍內。
本發明之光阻組成物中,可再配合所需要,適度添加含有具有混和性之添加劑、例如改善光阻膜之性能所附加的樹脂、提升塗佈性所添加之界面活性劑、溶解抑制劑、可塑劑、安定劑、著色劑、抗暈劑、染料等。
本發明之光阻組成物,可將材料溶解於有機溶劑(以下,亦稱為(S)成份)之方式予以製造。
(S)成份,只要可溶解所使用之各成份,形成均勻溶液之溶劑即可,其可由以往被作為化學增幅型光阻之溶劑的公知成份中,適當地選擇使用1種或2種以上任意成份。
例如,γ-丁內酯等內酯類;丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基-n-戊酮、甲基異戊酮、2-庚酮等酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等多元醇類;乙二醇單酯、二乙二醇單酯、丙二醇單酯,或二丙二醇單酯等具有酯鍵結之化合物、前述多元醇類或前述具有酯鍵結之化合物的單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等單烷基醚或單苯基醚等具有醚鍵結之化合物等多元醇類之衍生物[該些之中,又以丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)為佳];二噁烷等環式醚類;或乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)、乙酸甲酯、乙酸乙酯
、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯等酯類;苯甲醚、乙基苄基醚、茴香甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、乙基苯、二乙基苯、戊基苯、異丙基苯、甲苯、二甲苯、異丙苯、三甲苯等芳香族系有機溶劑等。
該些有機溶劑可單獨使用,或以2種以上之混合溶劑方式使用亦可。
其中又以丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚單甲基醚(PGME)、EL為佳。
又,亦可使用PGMEA與極性溶劑混合所得之混合溶劑。其添加比(質量比),可考慮PGMEA與極性溶劑之相溶性等,再作適當之決定即可,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2之範圍內。例如添加作為極性溶劑之EL的情形,PGMEA:EL之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2。又,添加作為極性溶劑之PGME的情形,PGMEA:PGME之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2,最佳為3:7~7:3。又,添加作為極性溶劑之PGME及環己酮之情形,PGMEA:(PGME+環己酮)之質量比,較佳為1:9~9:1,更佳為2:8~8:2,最佳為3:7~7:3。
又,(S)成份,其他例如,PGMEA、EL,或前述PGMEA與極性溶劑之混合溶劑,與γ-丁內酯之混合溶劑亦佳。該情形中,混合比例較佳為前者與後者之質量比為70:30~95:5。
(S)成份之使用量並未有特別限定,其可配合可塗佈於基板等濃度、塗佈膜厚度等作適當之設定,一般而言,為使用光阻組成物之固體成份濃度為1~20質量%,較佳為2~15質量%之範圍內者。
上述本發明之光阻組成物,具有優良之解析性、曝光寬容度(EL)等微影蝕刻特性。又,可形成具有較低粗糙度、良好形狀之光阻圖型。
可得到該效果之理由雖尚未明確,但推測應為以下之理由。於(A)成份之聚合物中導入具有適度酸強度的官能基時,可提高質子供應能力,可有效地使經由曝光而分解之(B)成份之對陰離子發揮酸之機能。此外,因具有適度之酸強度,故亦可抑制光阻圖型之膨潤。經由該些作用,即可得到於高感度下,兼具高解析性或低粗糙度之效果。
本發明之光阻圖型之形成方法,為包含於支撐體上,使用前述本發明之光阻組成物形成光阻膜之步驟、使前述光阻膜曝光之步驟、及使前述光阻膜顯影以形成光阻圖型之步驟。
本發明之光阻圖型之形成方法,例如可依以下之方式進行。
即,首先將前述本發明之光阻組成物使用旋轉塗佈器等塗佈於支撐體上,於例如80~150℃之溫度條件下,施
以40~120秒鐘,較佳為60~90秒鐘之燒焙(Post Apply Bake(PAB))處理,以形成光阻膜。
其次,對該光阻膜,例如使用ArF曝光裝置、電子線描繪裝置、EUV曝光裝置等曝光裝置,介由形成特定圖型之遮罩(遮罩圖型)進行曝光,或不介由遮罩圖型而使用電子線直接照射進行描繪等方式進行選擇性曝光後,例如於80~150℃之溫度條件下施以40~120秒鐘,較佳為60~90秒鐘之燒焙(Post Exposure Bake(PEB))處理。
其次,對前述光阻膜進行顯影處理。
顯影處理,於鹼顯影製程之情形,為使用鹼顯影液,於溶劑顯影製程之情形,為使用含有有機溶劑之顯影液(有機系顯影液)進行。
顯影處理後,較佳為進行洗滌處理。洗滌處理,於鹼顯影製程之情形,以使用純水進行水洗為佳,溶劑顯影製程之情形,以使用含有有機溶劑之洗滌液為佳。
溶劑顯影製程之情形,於前述顯影處理或洗滌處理之後,附著於圖型上之顯影液或洗滌液,亦可使用超臨界流體進行去除處理。
顯影處理後或洗滌處理後,再進行乾燥。又,依所需之情形,於上述顯影處理後亦可進行燒焙處理(Post Bake)。經此處理後,即可得到光阻圖型。
支撐體,並未有特別限定,其可使用以往公知之物質,例如,電子構件用之基板,或形成有特定配線圖型之物質等。更具體而言,例如矽晶圓、銅、鉻、鐵、鋁等金屬
製之基板,或玻璃基板等。配線圖型之材料,例如可使用銅、鋁、鎳、金等。
又,支撐體可為於上述之基板上設有無機系及/或有機系之膜者。無機系之膜,例如無機抗反射膜(無機BARC)等。有機系之膜例如,有機抗反射膜(有機BARC)或多層光阻法中之下層有機膜等有機膜等。
其中,多層光阻法係指,於基板上,設有至少一層之有機膜(下層有機膜),與至少一層之光阻膜(上層光阻膜),再以形成於上層光阻膜上之光阻圖型作為遮罩,對下層有機膜進行圖型描繪之方法,而可形成高長徑比之圖型。即,多層光阻法中,因可確保下層有機膜具有所需要之厚度,故可使光阻膜薄膜化,形成高長徑比之微細圖型。
多層光阻法中,基本上可區分為,具有上層光阻膜,與下層有機膜之二層結構的方法(2層光阻法),與於上層光阻膜與下層有機膜之間設有一層以上之中間層(金屬薄膜等)的三層以上之多層結構的方法(3層光阻法)。
曝光所使用之波長,並未有特別限定,其可使用ArF準分子雷射、KrF準分子雷射、F2準分子雷射、EUV(超紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X射線、軟X射線等輻射線進行。前述光阻組成物對於KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、EB或EUV用等具有高度有用性。
光阻膜之曝光方法,可為於空氣或氮等惰性氣體中進
行之通常之曝光(乾式曝光),或浸潤式曝光(Liquid Immersion Lithography)亦可。
浸潤式曝光為,預先於光阻膜與曝光裝置之最低位置的透鏡間,充滿具有折射率較空氣之折射率為大之溶劑(浸潤介質),於該狀態下進行曝光(浸潤式曝光)之曝光方法。
浸潤介質,以具有折射率較空氣之折射率為大,且較曝光之光阻膜所有之折射率為小之折射率的溶劑為佳。該溶劑之折射率,只要為前述範圍內時,則並未有特別之限制。
具有折射率較空氣之折射率為大,且較前述光阻膜之折射率為小之折射率的溶劑,例如,水、氟系惰性液體、矽系溶劑、烴系溶劑等。
氟系惰性液體之具體例如,C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等氟系化合物為主成份之液體等,其沸點以70~180℃者為佳,以80~160℃者為更佳。氟系惰性液體具有上述範圍之沸點時,於曝光結束後,可進行簡便之方法即可去除浸潤時所使用之介質,而為較佳。
氟系惰性液體,特別是以烷基之全部氫原子被氟原子所取代之全氟烷基化合物為佳。全氟烷基化合物,具體而言,例如全氟烷基醚化合物或全氟烷基胺化合物等。
此外,具體而言,前述全氟烷基醚化合物可例如全氟(2-丁基-四氫呋喃)(沸點102℃),前述全氟烷基胺化合物,例如全氟三丁胺(沸點174℃)。
浸潤介質,就費用、安全性、環境問題、廣泛使用性等觀點,以水為較適合使用者。
鹼顯影製程中之顯影處理所使用之鹼顯影液,例如可使用0.1~10質量%氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液等。
溶劑顯影製程中之顯影處理所使用之有機系顯影液所含有之有機溶劑,只要可溶解(A)成份(曝光前之(A)成份)之溶劑即可,其可由公知之有機溶劑中適當地選擇使用。具體而言,例如可使用酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等極性溶劑及烴系溶劑。
有機系顯影液中,必要時可添加公知之添加劑。該添加劑例如界面活性劑等。界面活性劑,並沒有特別限定,例如可使用離子性或非離子性之氟系及/或矽系界面活性劑等。
添加界面活性劑之情形,其添加量相對於有機系顯影液之全量,通常為0.001~5質量%,又以0.005~2質量%為佳,以0.01~0.5質量%為更佳。
顯影處理,可使用公知之顯影方法予以實施,該些方法,例如將支撐體於顯影液中浸漬一定時間之方法(浸漬法)、使顯影液以表面張力浸漬支撐體表面後靜置一定時間之方法(攪拌(Paddle)法)、將顯影液噴霧於支撐體表面之方法(噴灑法)、於一定速度迴轉之支撐體上,使用塗佈噴嘴以一定速度掃瞄之方式塗覆顯影液之方法(動態點膠(Dynamic Dispensing)法)等。
溶劑顯影製程中,顯影處理後之洗滌處理用之洗滌液
所含有之有機溶劑,例如可由前述有機系顯影液所含有之有機溶劑所列舉之有機溶劑中,適當地選擇使用不易溶解光阻圖型之溶劑。通常可使用由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、醯胺系溶劑及醚系溶劑中所選出之至少1種之溶劑。該些之中,又以由烴系溶劑、酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑及醯胺系溶劑所選出之至少1種為佳;以由醇系溶劑及酯系溶劑所選出之至少1種為較佳;以醇系溶劑為特佳。
使用洗滌液之洗滌處理(洗淨處理),可使用公知之洗滌方法予以實施,該方法例如將洗滌液持續吐出於以一定速度迴轉之支撐體上之方法(迴轉塗佈法)、將支撐體浸漬於洗滌液中浸漬一定時間之方法(浸漬法)、將洗滌液噴霧於支撐體表面之方法(噴灑法)等。
其次,將以實施例對本發明作更詳細之說明,但本發明並不受該些例示所限制。
本實施例中,化學式中以(1-3)表示之化合物記載為「化合物(1-3)」,其他式所表示之化合物亦為相同之記載。
NMR之分析中,1H-NMR之內部標準及13C-NMR之內部標準為四甲基矽烷(TMS)。19F-NMR之內部標準為六氟苯(其中,六氟苯之波峰設定為-160ppm)。
將1-羥基-1-甲基-1-萘基乙烷20g(0.107mol)及吡啶16.9g(0.25mol)於四氫呋喃(THF)(300ml)中攪拌,於冰冷下滴入氯化甲基丙烯酸25.8g(0.215mol)中。室溫下攪拌10小時後,將過濾所得之生成物分離精製,得化合物(1-3)。
該化合物之機器分析結果,係如以下所示。
1H-NMR(400MHz、CDCl3):δ(ppm)=7.8-7.9(m、4H、Hd1、Hd2)、7.53-7.55(d、1H、Hd1)、7.48-7.51(m、2H、Hd3)、6.2(s、1H、Ha)、5.6(s、1H、Ha)、1.98(s、3H、Hb)、1.96(s、6H、Hc)。
將單體之種類及添加比進行調整,依特開2008-223000號公報記載之聚合物合成例為相同之方法,合成高分子化合物1~12、21~23。該些之中,高分子化合物1之合成流程係如以下所示。式中之V601為和光純藥公司製之起始劑,THF為四氫呋喃。
對所得之高分子化合物,求取GPC測定所得之標準聚苯乙烯換算之質量平均分子量(Mw)與分子量分散度(Mw/Mn)。又,碳13核磁共振圖譜(600MHz_13C-NMR)所求得之共聚組成比係如表1所示。
表1中,共聚組成中之各符號,分別表示以下之結構單位。
將表4所示各成份混合、溶解,以製造光阻組成物。
表4中,各簡稱分別具有以下之意義。[ ]內之數值為添加量(質量份)。
(A)-1~(A)-12:分別為前述高分子化合物1~12。
(A)-21~(A)-23:分別為前述高分子化合物21~23。
(B)-1~(B)-12:分別為下述結構式(B)-1~(B)-12所表示之化合物。
(B)-21:三苯基鋶九氟丁烷磺酸酯。
(B)-22:三苯基鋶d-樟腦烷-10-磺酸酯。
(D)-1:三-n-辛胺。
(E)-1:水楊酸。
(S)-1:γ-丁內酯。
(S)-2:PGMEA/PGME=3000/2000(質量比)之混合溶劑。
(S)-3:PGMEA/PGME/環己酮=2250/1500/1250(質量比)之混合溶劑。
使用所得之光阻組成物進行以下之評估。其結果如表5所示。
將各例之光阻組成物使用旋轉塗佈器分別均勻地塗佈於90℃下施以36秒鐘六甲基二矽胺烷(HMDS)處理之8英吋矽基板上,依表5所示PAB條件(溫度(℃)、時間(秒))進行燒焙處理(PAB)以形成光阻膜(膜厚60nm)。使用電子線描繪機HL800D(VSB)(Hitachi公司製),以加速電壓70keV對該光阻膜進行描繪(曝光),再依表5所示PEB條件(溫度(℃)、時間(秒))進行燒焙處理(PEB),再於23℃下使用氫氧化四甲基銨(TMAH)之2.38質量%水溶液(商品名:NMD-3、東京應化工業(股)製)進行60秒鐘之顯影處理。
其結果得知,無論任一例示中,皆形成有空間寬100nm、間距200nm之空間與線路的光阻圖型(以下稱為「SL圖型」)。
於前述[光阻圖型之形成]中,求取形成空間寬100nm、間距200nm之SL圖型的最佳曝光量Eop(μ C/cm2)中之臨界解析度。
使用掃瞄型電子顯微鏡(加速電壓800V、商品名:S-9220、日立高科技公司製),對於上述Eop中所形成之空間寬100nm、間距200nm之SL圖型中,於線路之長度方向中,測定400處線路之寬度,並由該測定結果算出所求得之標準偏差(σ)的3倍值(3s)(單位:nm)。該3s之數值越小時,表示其線寬之粗糙度越小,而可得到具有更均勻寬度之SL圖型之意。
於前述Eop,求取SL圖型之線路寬形成於標靶尺寸(線路寬100nm)之±10%以內(90nm~110nm)之際的曝光量,並依下式求取EL(單位:%)。
EL(%)=(| E1-E2 |/Eop)×100[E1為表示,形成空間寬110nm之SL圖型之際的曝光量(μ C/cm2),E2為表示,形成空間寬90nm之SL圖型之際的曝光量(μ C/cm2)]
又,EL,其數值越大時,表示伴隨曝光量之變動,其圖型尺寸之變化量越小之意。
如上述結果所示般,由(A1)成份與(B1)成份組合所得之實施例1~15之光阻組成物,顯示出優良之解析性、EL等微影蝕刻特性,且所形成之光阻圖型之形狀亦為具有較少粗糙度之良好圖型。
又,未使用(A1)成份作為(A)成份使用之比較例1、3、4、未使用(B1)成份作為(B)成份使用之比較例2,得知其EL較小,解析性亦劣化、圖型之粗糙度也較大。
Claims (3)
- 一種光阻組成物,其為含有經由酸之作用而對顯影液之溶解性產生變化之基材成份(A)、經由曝光而產生酸之酸產生劑成份(B)之光阻組成物,其特徵為,前述基材成份(A)為經由酸之作用而增大極性之基材成份,且含有具有下述通式(a0-1)或下述通式(a0-2)所表示之結構單位(a0)的樹脂成份(A1),前述酸產生劑成份(B)為含有下述通式(b0-1)或(b0-2)所表示之化合物所形成之酸產生劑(B1),
- 如申請專利範圍第1項之光阻組成物,其中,前述樹脂成份(A1)尚具有由含有含-SO2-之環式基之結構單位,及含有含內酯之環式基或環狀碳酸酯骨架的結構單位所成群所選出之至少1種的結構單位(a2),又,前述結構單位(a2)中之α位之碳原子所鍵結之氫原子可被取代基所取代。
- 一種光阻圖型之形成方法,其特徵為包含,使用申請專利範圍第1或2項之光阻組成物於支撐體上形成光阻膜之步驟、使前述光阻膜曝光之步驟、及使前述光阻膜顯影以形成光阻圖型之步驟。
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